水位传感器

2023年4月23日发(作者：防火卷帘门型号规格及技术参数)

结构及工作原理

水温水位传感器由温控器部分与水位控制部分组成，与其配套的还有电动阀前的减压装置，

及用于加热的旋转式消声加热器

原理

容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位

信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出"开""关"

的指令，保证容器达到设定水位。进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀

发出"开"的指令，于是系统开始对容器内的水进行加热。到设定温度时。控制器才发出关阀

的命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在没有达到安全水位的

情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生

作用

用途

投入式水位传感器适用于石油化工、水利、电力、制药、供排水、环保等系统和行业

的各种介质的水位测量。精巧的结构，简单的调校和灵活的安装方式为用户轻松地使

用提供了方便。

工作原理

采用水压压力与该水的高度成比例的原理，当水位传感器投入到被测液体中某一深度

时，传感器迎液面受到的压力公式为：Ρ = ρ .g.H + Po

式中： P ：变送器迎液面所受压力

ρ：被测液体密度

g ：当地重力加速度

Po ：液面上大气压

H ：变送器投入液体的深度

同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气

压 Po 与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的 Po ，使传感器测得压力为：

ρ .g.H ，显然 , 通过测取压力 P ，可以得到液位高度。

功能特点

●稳定性好，满度、零位长期稳定性可达 0.１%FS/ 年。在补偿温度 0 ～ 70 ℃

范围内，温度飘移低于 0.１%FS ，在整个允许工作温度范围内低于 0.３%FS 。

●具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常

时送器会自动限流在 35MA 以内。

●固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长。

●直接投入、安装方便、结构简单、经济耐用。

技术指标

本技术指标参考HDP601S

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结构配置：采用扩散硅压阻芯体,316全不锈钢封焊,带三位半数字显示，可直

接显示现场水位

测量范围: 100mmH2O～100mH2O、500mmH2O～500mH2O (水位高/深度)

综合精度: 0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS

输出信号(通讯输出)： 4～20mA(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制)、RS485、

RS232

现场显示: HDP601--无; HDP601S--LED三位半，0000 - 1999

供电电压: 24DCV(9～36DCV)

介质温度: 0～85℃

环境温度: 常温(-20～85℃)

负载电阻: 电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ

绝缘电阻: 大于2000MΩ (100VDC

密封等级: IP68

长期稳定性能: 0.1%FS/年

振动影响: 在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS

电气接口(信号接口): 紧线防水螺母与五芯通气电缆连接。

测量方式: 投入式,潜入式

应用

应用范围

●主要适用于水处理厂、工业水塔及储水容器等的液位测量与控制.

●重型探头，采用齐平式膜片易于清洗，可使用于河流、地下水位、水库等特殊

环境.

性能和优点

●其机械结构对过载及腐蚀性介质具有高抵抗性

●高精度、长期稳定的陶瓷电容和进口扩散硅测量单元

●密封的电子模块及双滤波压力补偿系统可抵抗气候现场变化的影响

●电子模块可输出4...20mA信号并同时带有过压保护的模块

●选择集成的温度传感器Pt100可同时进行物位及温度的测量

水位传感器组成及工作原理

水位传感器 组成及工作原理

为了克服投入式压力传感器在大坝测压管中稳定性差、寿命短的蔽病，根据用户的需求，我

单位研制了全数字化的WY型大坝测压监控系统，该系统由WFX－D型大坝测压水位传感器、

RS485通信接口、测控计算机等组成。

该系统的工作原理是：WFX－D型传感器以直径Φ30mm或Φ45mm的微型浮子感测测压管的水

位变化；力矩自动平衡装置自动释放或提升测缆带动测轮驱动编码器旋转，输出对水位变化

对应的全量型格雷码电信号。

WFX－D型水位传感器 的核心部件是旋转编码器。编码器的输出码为格雷码（一种有纠错功

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能的格雷码），它可以通过标准译码程序转换成二进制码。传感器的测量缆为Φ0.5mm的包

敷尼龙套的不锈钢索，可以在潮湿环境中长期工作。

水位传感器的力矩自动平衡装置是由贮线轮、卷扬轴、重锺、重锺悬吊钢缆、滑轮组等组成。

力矩平衡装置的作用是产生一个自动平衡力拉直测量缆，并使浮子工作在正常吃水深度上。

当测压管中的水位发生变化，浮子即可通过测量缆将这一微小变力传递给力矩平衡装置并驱

动编码器测轮转动，输出与水位变化量相对应的编码数据。

本类型传感器可选装三种不同的输出方式与计算机联接使用：

（1）并联总线方式：传感器通过14-16芯屏蔽电缆分别与计算机联接；

（2）RS485串行总线联接方式：多个传感器通过一对屏蔽双绞线与计算机联接。

（3）采用模拟量4-20mA信号与计算机联接。

WY型大坝水位传感器 计算机监测系统是最经济、可靠的测压监测系统。它可以利用大坝现

有的测压管及

原有计算机，只须配置WFX－D型传感器及相应软件即可实现组网监测。在大坝测压管弯曲

变形较大的情况下，如果无法投放浮子时，也可以采用投入式水位传感器测量该点测压管水

位值，通过系统模拟量接入口接入本系统。

为了克服冬季大坝测压管井口喷出的雾状潮湿气体通过仪器过线孔隙进入仪器内部，致

使贮线轮和测轮结冰或凝结冰堵塞过线孔。本仪器可加装风幕机。风幕机吹出的干燥空气可

将仪器与潮湿气体隔离，保护仪器。每个风幕机的工作电压为DC12V，工作电流≤0.1A。风

幕机另使用一条专用线供电。

PTP601水位传感器防雷投入式液位变送器引进美国最新传感器技术和全套先进电路及元器

件生产的投入式液位传感器.采用美国技术小体积,高性价比,高稳定性,高灵敏度;全封焊结

构,防雷击,防射频干扰. 一体化不锈钢外壳封装和输出标准信号.芯片采用特殊进口材质,

高稳定性压力传感器组件,经过高可靠的放大电路,性能更好。外盒采用全不锈钢封焊结构，

具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性,主要水位传感器 适用于河流、地下水位、水库、

水塔及容器等的液位测量与控制

量 程: 100mmH2O～100mH2O、500mmH2O～500mH2O (水位高/深度)

综合精度: 0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS

输出信号: 4～20mA(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制)

供电电压: 24DCV(9～36DCV)

介质温度: 0～85℃

环境温度: 常温(-20～85℃)

负载电阻: 电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ

绝缘电阻: 大于2000MΩ (100VDC

密封等级: IP68

水位传感器 长期稳定性能: 0.1%FS/年

振动影响: 在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS

电气接口(信号接口): 紧线防水螺母与五芯通气电缆连接。注：出厂时标准电缆长度为8

米，用户若需加长，订货时注明。

机械连接(螺纹接口): 投入式

传感器

传感器就是一种能够感受水温水位，并且将感受到的水温水位转变成变化的电信号的仪器。

在太阳热水器的发展史上，水温水位传感器一直起着举足轻重的作用，热水器的智能化、人

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性化都与水温水位传感器密不可分，水温水位测控仪更是离不开水温水位传感器，水温水位

传感器工作稳定是对整个热水器智能控制的保障。水温水位传感器的从无到有，从简单到复

杂，使用寿命的由短到长，都与太阳能专业人士的努力是分不开的。 传感器技术在热水器

的应用中，由于受到多种使用时恶劣环境的影响，一般很难保证长期可靠地使用，一批批专

业人士虽然制作了多种形式的传感器，但是都没能解决实际问题，到底这些问题能不能解决

呢？ 我们首先要分析技术上存在的难点，只要能够找到解决这些难点的办法，问题也就迎

刃而解了。

下面我们从多个方面探讨一下这些问题：

一、耐高温问题：

传感器要长期工作在热水器水箱之中，因为真空管的得热量大，传给热水器水箱很多热量，

使水箱温度能长时间达到１００℃左右，短时间能达到１３０℃，甚至１５０℃，这就对传

感器带来了耐高温问题，从太阳能界用的第一个水温水位传感器一直到近期，传感器的材料

在耐高温方面一直存在缺陷，在长期的空晒过程中、在长期的水煮过程中、在长期的汽蒸过

程中，不管是电子器件还是其他的传感器材料都很容易老化、损坏。 突破这一难题，必须

使进入水箱的传感器部分能够耐高温，在科学快速发展的今天，我国已经研制出了一种能够

绝缘的、耐高温的抗高温聚丙烯材料，它能够在１５０℃的环境中正常使用，短时间能耐１

７０℃高温，导电的电极部分使用优质不锈钢材料ＳＵＳ３１６Ｌ，既能满足耐高温，又能

满足耐腐蚀的要求；而不耐高温的电路部分，可以选取远离高温水箱的结构。这样传感器的

耐高温问题就解决了。

二、密封问题：

对太阳热水器水箱里的水温水位探测，一般将感温探头和水位探头都直接接触水源，而一些

感光的器件做成探测水位的传感器成本又过高，作为一个热水器配件的成本占整个热水器成

本很大一部分也很不合理，同时也超过了人们的购买能力，还有一些压力传感器又难逃水垢

的影响，使压力传感器的寿命大打折扣，所以电极式传感器一直是太阳热水器传感器的主流，

但是电极、信号线和感温器件的密封问题一直困扰着众多传感器研究者们，又因为信号线的

呼吸毛细现象，使得信号线被水汽腐蚀，电阻增大甚至腐蚀断信号线，直接导致控制部件失

灵。突破这一难题，就必须选取一种结构，使得信号线、电子器件等元件远离高温的水箱，

而进入水箱的部分仅仅是耐腐蚀、耐高温的优质不锈钢材料ＳＵＳ３１６Ｌ和抗高温聚丙烯

材料，而不锈钢材料部分和纳米材料部分之间是用硅胶圈进行密封的，用硅胶密封圈进行密

封，密封容易且简单高效。信号线和电路部分都在水箱外边和不锈钢材料部分连接，能保证

电路部分感受到水箱里面的水温和水位，电路部分将感受到的水温水位准确转变成电信号。

传感器的密封问题得以解决。

三、耐水垢问题：

我国水质不一，很多地区的水质问题很严重，水垢给传感器带来很多麻烦，水垢附着在电极

和感温块上，造成传感器感知水位水温不准确。突破这一难题，就必须从电路上找突破口，

在连续的模拟电路作用下，Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等离子受到一个固定方向的电磁力作用，有

利于传感器金属探头上水垢的形成，且钢铁等金属物质本身都极易形成水垢，当水的温度升

高时，他们之间的分子势能会增大，就是说分子间距增大，当分子间距大到一定程度的时候，

Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等离子就会附着在金属的表面，时间长了就会形成一层水垢膜，水垢膜

的分子间隙较大，所以形成水垢膜后，水垢生成速度加快，最终导致传感器电路部分感受不

到准确的水温和水位，电路部分再转变成错误的电信号输出，即传感器失灵，而电路部分采

用小信号触发原理的数字电路能大大克服这一缺点，小信号触发原理能有效减小Ｃａ２＋、

Ｍｇ２＋等离子受到的电磁力。 而数字信号使水分子受到很小的电磁力不连续——时有时

无，能有效减少因电路导致水垢的形成；再解决金属本身形成水垢，可以使用一种导电的硅

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胶材料作为优质不锈钢材料的保护体，硅胶材料不易形成水垢，这是硅胶等高分子材料的一

大特点，因Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等离子不容易渗透进硅胶高分子连，所以水垢难以形成即不

能附着在硅胶表面。而不锈钢探头同样能够准确的感受水位，能保证传感器正常的工作，水

垢问题解决了。

四：抗干扰问题：

当今社会信息纵横，高压线、低压线、信号塔等电磁干扰源更是多的令人难以想象，这对传

感器的信号传输带来很大的影响，以前大多使用电子模拟信号，虽然有滤波电路的保护，但

还是不能达到理想的效果。突破这一难题，必须采用数字信号传输，数字信号传输具有抗干

扰性强，数据传输准确的优点。将上述多套解决方案组合安装在一起，就组成了新结构的传

感器，经过多年的研究和多次的改进，结合了多项专利技术水平，现在皇明公司已经完全成

功的研制出了一种新结构的传感器，引领传感器设计潮流，采用新结构、新材料、数字电路，

完全能够解决困扰太阳能热水器行业多年的传感器难题，经有关部门检验认可开始准备全面

上市，愿此技术能在太阳能热水器的升级换代中发挥作用，能对太阳能的智能化应用有所促

进。

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