投入式液位传感器类型全解析：结构、原理与应用选型指南

在工业自动化与过程控制系统中，液位是直接影响生产安全、设备运行和产品质量的关键参数之一。与浮球、雷达等测量方式相比，投入式液位传感器凭借结构简单、安装灵活、适应性强等优势，在各类液位测量场景中得到了广泛应用。

本文从工程应用角度出发，系统介绍投入式液位传感器的主要类型、信号输出优势、工作原理及技术特点，帮助用户全面理解其选型逻辑与应用价值。

一、什么是投入式液位传感器

投入式液位传感器，又称投入式液位变送器，是基于液柱静压原理进行液位测量的压力式液位仪表。传感器通过直接投入被测液体中，将液体高度产生的压力转换为电信号输出，实现液位的连续测量。

该类产品通常由以下部分组成：

压力敏感元件
不锈钢隔离膜片
信号调理电路
防水密封电缆

这种结构设计使投入式液位传感器在密闭空间、深井及露天水体等应用场合具有显著优势。

二、投入式液位传感器的主要类型

根据结构形式和应用场景的不同，投入式液位传感器可细分为多种类型。以下为工程应用中常见的几种代表性类型。

通用型投入式液位传感器

通用型投入式液位传感器采用扩散硅压力敏感元件与膜片隔离技术，通过电缆直接投入液体中使用。

其主要特点包括：

结构简单，安装方便
成本控制合理，性价比高
适用于常规液位测量场景

典型应用包括：

饮用水系统
水位溢流堰
泵站、水池、水罐
水处理厂及循环水系统

该类型是工业液位测量中应用最为广泛的基础方案。

分体型投入式液位传感器

分体型投入式液位传感器将传感探头与信号处理单元分离设计，适用于对安全性和抗干扰能力要求较高的应用场合。

其工程优势包括：

支持本安防爆应用
探头防护等级可达 IP68
具备防雷击和抗射频干扰能力

特别适用于存在易燃易爆气体或电磁干扰较强的工业现场，如石油化工和能源设施等。

深井型投入式液位传感器

深井型投入式液位传感器针对大深度液位测量进行了专项优化，常用于地下水及深井水位监测。

其技术特点包括：

抗干扰能力强
温度漂移小
长期稳定性高
适合长距离电缆传输

在水文监测和地下水资源管理领域具有不可替代的优势。

集气筒型投入式液位传感器

集气筒型投入式液位传感器采用气体导压测量方式，专为高温、强腐蚀或严重污染介质设计。

其核心优势包括：

传感器不与介质直接接触
有效避免高温和腐蚀性液体对膜片的损伤
适用于污水、高温液体及腐蚀性化学介质

该结构有效解决了传统投入式液位传感器在极端介质条件下的应用难题。

三、投入式液位传感器 4–20mA 输出的工程优势

在工业现场，投入式液位传感器最常见的输出形式为 4–20mA 模拟电流信号。

1. 抗干扰能力强

工业环境中普遍存在电磁噪声和电压波动。与电压信号相比，电流信号对线路电阻变化不敏感，噪声电流通常处于 nA 级，对测量影响极小。

2. 远距离传输稳定

由于电流源内阻趋近于无穷大，传输电缆串联电阻不会引入明显误差，4–20mA 信号可通过普通双绞线稳定传输数百米。

3. 满足安全与防爆要求

以 20mA 作为上限电流，其产生的火花能量不足以引燃可燃气体，符合工业防爆应用的安全要求。

4. 标准化程度高

4–20mA 作为国际通用标准，便于与 PLC、DCS、记录仪和显示仪表等系统无缝对接，维护和更换成本低。

四、投入式液位变送器的工作原理解析

投入式液位变送器基于静压测量原理工作。

当变送器投入液体一定深度时，液柱对传感器膜片产生压力，其关系式为：

ρgh

为消除液面大气压的影响，变送器通过通气电缆将液面大气压引入负压腔，实现自动补偿。

综合表达式为：

P = ρgh + Po

其中：

P：作用于膜片的压力
ρ：液体密度
g：重力加速度
h：液体高度
Po：液面大气压

通过测得压力值，即可准确反算液位高度。

五、投入式液位变送器的核心技术特点

从工程应用角度来看，投入式液位变送器具备以下显著特点：

采用扩散硅压力敏感元件与膜片隔离技术，测量精度高
结构紧凑，安装与维护简便
防堵塞、防结垢设计，适合长期运行
内部温湿度控制处理，提升密封性与防水性能
支持本安防爆及粉尘防爆应用
可与远传系统及报警装置协同工作
具备反接、过压及限流保护功能

这些特性使其成为工业液位测量中稳定可靠的基础设备。

六、典型应用领域

投入式液位传感器广泛应用于：

城市供水与污水处理
石油与化工行业
电厂及水文监测
水库、大坝及水电工程
环保监测系统

常见问题解答（FAQ）

投入式液位传感器适合粘稠液体吗？
需结合介质特性进行选型，必要时可选择集气筒型结构。

液体密度变化是否会影响测量？
会。密度变化会影响测量精度，需在参数设置或选型阶段加以考虑。

是否必须采用 4–20mA 输出？
并非必须，但在工业环境中，4–20mA 输出具有明显优势。

总结

投入式液位传感器凭借结构简单、测量稳定、适应性强的特点，已成为连续液位测量领域的重要组成部分。通过合理选择传感器类型、输出方式和结构形式，可有效应对不同介质和工况需求。

在工业自动化不断深化的背景下，投入式液位传感器仍将是液位测量系统中长期可靠的基础设备。Nexisense 持续围绕工程应用场景，提供多类型投入式液位传感器解决方案，助力液位测量系统稳定运行。