是否有一个生产工作序列不需要在生产线的某个地方监视某些东西的级别?当然不是在流程世界中。也许在离散制造业中会有，但即使在这里，切削液、塑料树脂颗粒、油漆贮存罐、酸洗罐等通常也需要关于其中任何物质水平的可靠信息。
难怪技术无处不在，而且以这样或那样的方式为所有人所熟知。说实话，几乎没有什么惊喜。几千年来，人类——至少是那些有组织、有理性的种族成员，他们的兴趣是确保所需物品的随时供应——已经从简单地往井里或洼地里看水，到让孩子拿着量尺去看，到看视镜，到看表，再到自动将水位信息输入控制系统。
水平感知背后的技术有很多。开放的水箱和透明的玻璃容器只需要一个眼球(尽管不可否认，智能眼球载体越来越稀缺)。但是，一旦顶部关闭，墙壁由不透明的塑料或金属制成，“看到”坦克和容器就会有各种各样的形式。就像机械化的眼睛一样，一些人研究电磁辐射光谱，一些人研究可见光(收敛光束)，一些人在可见光范围之外:雷达、LED(发光二极管)脉冲、激光。机械耳能听超声波。压力传感器像巨大的天平一样给安全壳称重，或者测量气体压力。最后，基于磁铁或变阻器的臂和滑块安装在液体顶部。
在过去的30年里，就像所有的电子产品一样，每一种类型的传感器背后的工程都见证了能力的不断提高，主要是在测量的准确性和粒度上，结合封装和成本的降低。
位于明尼苏达州普利茅斯的部件供应商图尔克公司传感器部门主管托尼·乌德霍文说:“有很多技术可以用来报告水平。”，因为需求是特定于应用程序的，而且是不断变化的。你在量油吗?小麦?树脂颗粒吗?所有这些都可以使用电容式传感器，但在选择传感器包或子类型、传感器放置和调谐的策略上可能存在显著差异，这取决于场地和应用的具体情况。”
比起正在进行的设计革命，稳定的发展更为重要。Udelhoven继续说道:“其中一个进步就是自动化的水平。“这影响了传感器环境，自动化设备的电子噪声水平大幅增加。电容式传感器依赖于电磁力，有些是在电容中断时，有些是在电容增加时，自动化设备可能会有电噪声。因此，我们提出了BCF系列，它包含了新型滤波器——原理包括固定振荡器频率与整流滤波器相结合——以及改进的电路，尽可能地对噪声免疫。”
图尔克BCF产品性能与几个Conformité Européenne (CE)标记限制的比较证明了这一点。CE产品标准IEC 1000-4-2/EN 61000-4-2抗静电放电(ESD)是4千伏(kV)直接接触，8千伏空气传播;BCF产品可承受8千伏的直接压力，30千伏的空气压力。CE对辐射电磁场(射频干扰，RFI)的抗扰能力在80-1000兆赫(MHz)时为每米3伏(V/M);BCF产品在这些频率下对15 V/M免疫。“传统的电容式传感器设计很难通过任何CE标准，更不用说超过它们了，”Udelhoven说。
几乎不考虑技术类型，物理学都有提出挑战的方式。温度会影响电子产品，甚至会阻碍电子产品的使用——正如Udelhoven所说，“我还没有发现一种好的技术可以在400华氏度的温度下对热胶进行液位检测。”但即使是更温和的温度与压力结合也会引起变化。
压差(DP)传感器尤其如此，它通过比较内部和外部压力来测量封闭储罐的填充水平。在一份应用说明中，位于德克萨斯州普莱诺的自动化供应商英维思运营管理(IOM)指出:“DP变送器成本低，易于安装，可用于各种液体，但在某些应用中，精度可能会受到限制。”
正如英维思所指出的，例如，传统的DP仪表没有考虑到温度变化引起的密度变化，这对液位有重大影响。用户通常认为密度是恒定的，但在温度上升和下降的测量环境中，密度可能发生显著变化，变化幅度可达30%。
一个解决方案是安装三个装置，一个测量绝对压力，一个测量压差和一个测量温度。明显的问题是安装的复杂性和将设备集成到一个连贯的传感功能的挑战。
为了简化问题，IOM的Foxboro品牌IMV31密度补偿液位变送器将所有三个设备集成在一个包中。除了平滑安装(并减少在给定液体流动中的穿透点数量)，它还提供了据称的+/- 0.3%的误差幅度。在压力或温度波动较大的应用中，或两者都有，传统的DP传感器的误差范围从+/- 3%到30%或更多——明显的情况是少即是多。
如果说测量技术变化缓慢，那么将测量结果传递到目的地的方法和模式(无论是控制员、控制室、自动化工程师，甚至是带着剪贴板的培训生)则显示出更快的发展——或者至少是变化。关于无线电和以太网的讨论已经取代了关于工业协议的讨论，而且因特网在很大程度上已经渗透到即使是最保守的工业站点。
产品很快就采用了以太网和Web协议。举个例子:位于犹他州洛根市的自动化产品集团公司(APG)去年推出了LOE系列基于网络的超声波液位传感器，它完全集成到以太网中，可以通过以太网电缆接收电力。它实际上包含自己的Web服务器，通过内置的、受密码保护的Web页面向任何可以上网的计算机广播关卡数据。LOE-2126提供了1 - 25英尺(0.3 - 7.6米)液体或固体罐的检测范围;LOE-3136, 1.5至40英尺(0.46至12.2米);而LOE-6126的尺寸为4到180英寸(0.1到4.6米)。
“收集车队和远程坦克特别适合LOE家族，”APG地区销售经理Ramiro Garcia说。“以废油罐为例。回收利用的经济回报不断增长，再加上经济困难，导致从偏远的废油储罐中偷窃的情况越来越多。远程液位传感器可以在非计划时间(比如午夜)发出警报，提醒分配人员改变取油路线，而不是派卡车去清空坦克。”
APG提到了与传统遥感替代品相比的节省。“传统的遥测技术通常通过许可波段无线电传输数据，”加西亚说，“增加了许可证费用和维护费用。专用网络监控需要支付蜂窝网络连接费用。通过网络访问数据可以绕过这些成本。”APG通过托管服务提供低成本的附加数据历史学家服务，目前每年的费用在37美元到100美元之间。
对于远程监控和新布线成本高的领域，无线电平感应产品正在寻找进入市场的途径。一个例子是总部位于英国的Deeter Group的电池供电无线液体传感器LVCS-RF，它通过IEEE 802.15.4无线网络连接到Deeter基站。
LVCS-RF电路安装在一个IP65额定压铸铝头，带有一个外部天线。可选的3米(米)延伸引线和支架可用于安装天线，允许在许多其他无线阻力的位置放置数据传输。传感器电路安装在一根316L不锈钢管内，连接到头部，带有一个55毫米(mm)的磁球浮球。标准感应长度为250毫米，500毫米，750毫米和1米。该装置由一节3.6伏的亚硫酰氯锂电池供电，根据10秒的传输间隔和与基站的不间断无线连接，据称寿命可达9个月。
此外，总部位于德克萨斯州奥斯汀的自动化供应商艾默生过程管理公司今年1月宣布，其基于雷达的Rosemount TankRadarRex和Pro系列可提供无线配置。采用的技术是WirelessHart，同样基于电气与电子工程师协会的IEEE 802.15.4标准。Emerson说:“许多可以从非接触式测量中受益的储罐存储设施的储罐存储区域的信号布线已经过时或不存在。”“由于储罐和控制室之间的距离可能超过一公里，需要大量的挖沟和铺设电缆，翻新将是昂贵和耗时的。艾默生的智能无线数据传输技术能够以低成本的方式获得新的测量点。”
尽管正在采用基于开放标准的产品，但并不是所有的无线电平传感都是标准化的。明尼阿波利斯供应商Banner工程公司为其超声波液位传感器系列、带串行接口的超声波T30UF和U-Gage QT50U远程超声波传感器使用了自己的专有无线网络。
Banner Engineering公司食品和饮料业务发展经理马克•兰伯特表示:“我们调整了这些设备，使其在非常低的功耗下工作。”“我们的协议使用扩频多跳，以避免该地区的其他无线。我们可以提供一个电池供电的超声波无线节点，可以广播两年以上。”
Banner选择专有无线电技术主要是为了完全控制数据质量和可靠的连接。“食品和饮料有各种各样的特殊需求，”兰伯特解释说。“高压和低压冲洗、强力卫生清洁化学品、食物酸——所有这些都是问题的一部分。我们甚至有我们的1类Div 1[美国国家电气法规的1类，第1部分]的需求，包括谷物电梯周围的防爆。我们希望确保满足这些需求的技术与嵌入式无线电设备紧密结合。”
虽然很难说杂志上的无线装置是否比工业上的多，但有一点是肯定的:有线装置仍然很多。
“图尔克不提供无线传感器，”图尔克的乌德尔霍文说。“我们专注于(离散的)工厂自动化和OEM(原始设备制造商)应用，没有看到在过程制造中发现的那种遥远的罐场或大范围的流动系统。对于我们相对紧凑的应用，紧凑的地理位置，有线传感器更可靠。”
图尔克的许多产品都是定制系统。“这让我们接触到许多非常不同的需求，”Udelhoven解释道。“由于包装和精度通常是由最终用户指定的，我们在尽可能广泛的成本范围内工作，从每台几美元到数百美元。我们已经考虑过无线，但到目前为止，它对我们来说没有意义——我们没有体验到需求。”
图尔克的产品范围和它们的应用一样广泛。液位传感技术包括电容式、超声波(在Levelprox家族中)、线性位移换能器(在磁约束探头中使用磁浮)、导电液位探头和控制器。
归根结底，无论从应用种类还是从几乎在整个制造业中普遍使用的角度来看，水平传感都是无处不在的。无论简单还是复杂，液位传感器背后的技术以及应用于其安装和集成到工厂系统中的工程，都对全球产品流动做出了相当大的贡献。
难怪技术无处不在，而且以这样或那样的方式为所有人所熟知。说实话，几乎没有什么惊喜。几千年来，人类——至少是那些有组织、有理性的种族成员，他们的兴趣是确保所需物品的随时供应——已经从简单地往井里或洼地里看水，到让孩子拿着量尺去看，到看视镜，到看表，再到自动将水位信息输入控制系统。
水平感知背后的技术有很多。开放的水箱和透明的玻璃容器只需要一个眼球(尽管不可否认，智能眼球载体越来越稀缺)。但是，一旦顶部关闭，墙壁由不透明的塑料或金属制成，“看到”坦克和容器就会有各种各样的形式。就像机械化的眼睛一样，一些人研究电磁辐射光谱，一些人研究可见光(收敛光束)，一些人在可见光范围之外:雷达、LED(发光二极管)脉冲、激光。机械耳能听超声波。压力传感器像巨大的天平一样给安全壳称重，或者测量气体压力。最后，基于磁铁或变阻器的臂和滑块安装在液体顶部。
在过去的30年里，就像所有的电子产品一样，每一种类型的传感器背后的工程都见证了能力的不断提高，主要是在测量的准确性和粒度上，结合封装和成本的降低。
位于明尼苏达州普利茅斯的部件供应商图尔克公司传感器部门主管托尼·乌德霍文说:“有很多技术可以用来报告水平。”，因为需求是特定于应用程序的，而且是不断变化的。你在量油吗?小麦?树脂颗粒吗?所有这些都可以使用电容式传感器，但在选择传感器包或子类型、传感器放置和调谐的策略上可能存在显著差异，这取决于场地和应用的具体情况。”
比起正在进行的设计革命，稳定的发展更为重要。Udelhoven继续说道:“其中一个进步就是自动化的水平。“这影响了传感器环境，自动化设备的电子噪声水平大幅增加。电容式传感器依赖于电磁力，有些是在电容中断时，有些是在电容增加时，自动化设备可能会有电噪声。因此，我们提出了BCF系列，它包含了新型滤波器——原理包括固定振荡器频率与整流滤波器相结合——以及改进的电路，尽可能地对噪声免疫。”
图尔克BCF产品性能与几个Conformité Européenne (CE)标记限制的比较证明了这一点。CE产品标准IEC 1000-4-2/EN 61000-4-2抗静电放电(ESD)是4千伏(kV)直接接触，8千伏空气传播;BCF产品可承受8千伏的直接压力，30千伏的空气压力。CE对辐射电磁场(射频干扰，RFI)的抗扰能力在80-1000兆赫(MHz)时为每米3伏(V/M);BCF产品在这些频率下对15 V/M免疫。“传统的电容式传感器设计很难通过任何CE标准，更不用说超过它们了，”Udelhoven说。
几乎不考虑技术类型，物理学都有提出挑战的方式。温度会影响电子产品，甚至会阻碍电子产品的使用——正如Udelhoven所说，“我还没有发现一种好的技术可以在400华氏度的温度下对热胶进行液位检测。”但即使是更温和的温度与压力结合也会引起变化。
压差(DP)传感器尤其如此，它通过比较内部和外部压力来测量封闭储罐的填充水平。在一份应用说明中，位于德克萨斯州普莱诺的自动化供应商英维思运营管理(IOM)指出:“DP变送器成本低，易于安装，可用于各种液体，但在某些应用中，精度可能会受到限制。”
正如英维思所指出的，例如，传统的DP仪表没有考虑到温度变化引起的密度变化，这对液位有重大影响。用户通常认为密度是恒定的，但在温度上升和下降的测量环境中，密度可能发生显著变化，变化幅度可达30%。
一个解决方案是安装三个装置，一个测量绝对压力，一个测量压差和一个测量温度。明显的问题是安装的复杂性和将设备集成到一个连贯的传感功能的挑战。
为了简化问题，IOM的Foxboro品牌IMV31密度补偿液位变送器将所有三个设备集成在一个包中。除了平滑安装(并减少在给定液体流动中的穿透点数量)，它还提供了据称的+/- 0.3%的误差幅度。在压力或温度波动较大的应用中，或两者都有，传统的DP传感器的误差范围从+/- 3%到30%或更多——明显的情况是少即是多。
如果说测量技术变化缓慢，那么将测量结果传递到目的地的方法和模式(无论是控制员、控制室、自动化工程师，甚至是带着剪贴板的培训生)则显示出更快的发展——或者至少是变化。关于无线电和以太网的讨论已经取代了关于工业协议的讨论，而且因特网在很大程度上已经渗透到即使是最保守的工业站点。
产品很快就采用了以太网和Web协议。举个例子:位于犹他州洛根市的自动化产品集团公司(APG)去年推出了LOE系列基于网络的超声波液位传感器，它完全集成到以太网中，可以通过以太网电缆接收电力。它实际上包含自己的Web服务器，通过内置的、受密码保护的Web页面向任何可以上网的计算机广播关卡数据。LOE-2126提供了1 - 25英尺(0.3 - 7.6米)液体或固体罐的检测范围;LOE-3136, 1.5至40英尺(0.46至12.2米);而LOE-6126的尺寸为4到180英寸(0.1到4.6米)。
“收集车队和远程坦克特别适合LOE家族，”APG地区销售经理Ramiro Garcia说。“以废油罐为例。回收利用的经济回报不断增长，再加上经济困难，导致从偏远的废油储罐中偷窃的情况越来越多。远程液位传感器可以在非计划时间(比如午夜)发出警报，提醒分配人员改变取油路线，而不是派卡车去清空坦克。”
APG提到了与传统遥感替代品相比的节省。“传统的遥测技术通常通过许可波段无线电传输数据，”加西亚说，“增加了许可证费用和维护费用。专用网络监控需要支付蜂窝网络连接费用。通过网络访问数据可以绕过这些成本。”APG通过托管服务提供低成本的附加数据历史学家服务，目前每年的费用在37美元到100美元之间。
对于远程监控和新布线成本高的领域，无线电平感应产品正在寻找进入市场的途径。一个例子是总部位于英国的Deeter Group的电池供电无线液体传感器LVCS-RF，它通过IEEE 802.15.4无线网络连接到Deeter基站。
LVCS-RF电路安装在一个IP65额定压铸铝头，带有一个外部天线。可选的3米(米)延伸引线和支架可用于安装天线，允许在许多其他无线阻力的位置放置数据传输。传感器电路安装在一根316L不锈钢管内，连接到头部，带有一个55毫米(mm)的磁球浮球。标准感应长度为250毫米，500毫米，750毫米和1米。该装置由一节3.6伏的亚硫酰氯锂电池供电，根据10秒的传输间隔和与基站的不间断无线连接，据称寿命可达9个月。
此外，总部位于德克萨斯州奥斯汀的自动化供应商艾默生过程管理公司今年1月宣布，其基于雷达的Rosemount TankRadarRex和Pro系列可提供无线配置。采用的技术是WirelessHart，同样基于电气与电子工程师协会的IEEE 802.15.4标准。Emerson说:“许多可以从非接触式测量中受益的储罐存储设施的储罐存储区域的信号布线已经过时或不存在。”“由于储罐和控制室之间的距离可能超过一公里，需要大量的挖沟和铺设电缆，翻新将是昂贵和耗时的。艾默生的智能无线数据传输技术能够以低成本的方式获得新的测量点。”
尽管正在采用基于开放标准的产品，但并不是所有的无线电平传感都是标准化的。明尼阿波利斯供应商Banner工程公司为其超声波液位传感器系列、带串行接口的超声波T30UF和U-Gage QT50U远程超声波传感器使用了自己的专有无线网络。
Banner Engineering公司食品和饮料业务发展经理马克•兰伯特表示:“我们调整了这些设备，使其在非常低的功耗下工作。”“我们的协议使用扩频多跳，以避免该地区的其他无线。我们可以提供一个电池供电的超声波无线节点，可以广播两年以上。”
Banner选择专有无线电技术主要是为了完全控制数据质量和可靠的连接。“食品和饮料有各种各样的特殊需求，”兰伯特解释说。“高压和低压冲洗、强力卫生清洁化学品、食物酸——所有这些都是问题的一部分。我们甚至有我们的1类Div 1[美国国家电气法规的1类，第1部分]的需求，包括谷物电梯周围的防爆。我们希望确保满足这些需求的技术与嵌入式无线电设备紧密结合。”
虽然很难说杂志上的无线装置是否比工业上的多，但有一点是肯定的:有线装置仍然很多。
“图尔克不提供无线传感器，”图尔克的乌德尔霍文说。“我们专注于(离散的)工厂自动化和OEM(原始设备制造商)应用，没有看到在过程制造中发现的那种遥远的罐场或大范围的流动系统。对于我们相对紧凑的应用，紧凑的地理位置，有线传感器更可靠。”
图尔克的许多产品都是定制系统。“这让我们接触到许多非常不同的需求，”Udelhoven解释道。“由于包装和精度通常是由最终用户指定的，我们在尽可能广泛的成本范围内工作，从每台几美元到数百美元。我们已经考虑过无线，但到目前为止，它对我们来说没有意义——我们没有体验到需求。”
图尔克的产品范围和它们的应用一样广泛。液位传感技术包括电容式、超声波(在Levelprox家族中)、线性位移换能器(在磁约束探头中使用磁浮)、导电液位探头和控制器。
归根结底，无论从应用种类还是从几乎在整个制造业中普遍使用的角度来看，水平传感都是无处不在的。无论简单还是复杂，液位传感器背后的技术以及应用于其安装和集成到工厂系统中的工程，都对全球产品流动做出了相当大的贡献。
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