生物发酵技术是啤酒、酱油、味精等物品生产中常用的一种技术。但在整个发酵过程中，需要检测温度、PH酸碱度、溶解氧浓度以及液位等。而对液位的检测以实现及时补料对于维持生物生长所需的营养以及生产的顺利进行非常重要。

补料系统主要由进料隔膜阀、计量罐、高/低液位开关、出料隔膜阀等组成。在发酵过程中，微生物通常生长的比较旺盛，在补料并搅拌后，会产生大量的泡沫，这些泡沫对于液位的准确测量造成了干扰。这就对液位开关提出了较高的要求，即对液位的测量不能受泡沫和介电常数变化的影响，以确保对液位的准确测量。

计为Ring-11音叉液位开关

可选液位开关：

目前，能够用于液位测量的仪表很多，其中开关量仪表常见的有：浮球液位开关、电容式液位开关、射频导纳液位开关、外测液位开关、光电液位开关以及音叉液位开关等。它们各有千秋，基于不同的工作原理、具有不同的产品性能，也应用于不同的工况场景。

浮球液位开关是基于浮力和静磁场原理而工作的。带有磁体的浮球（即磁浮子）受浮力的影响，随着液位的变化而升降。磁浮子中的磁体和传感器（磁簧开关）相互作用，产生开关信号。

电容式液位开关的测量原理是：液位高低变化导致探头被覆盖区域大小发生变化，从而导致电容值发生变化。探头与罐壁（导电材料制成）构成一个电容。当罐体中有物料注入时，电容值将随探头被物料所覆盖区域面积的增加而相应地增大，通过检测电容值的变化输出开关报警信号。

射频导纳液位开关与电容式工作原理相似，作为一种从电容式物位控制技术发展起来的技术，由于增加了防挂料电路，可靠性较高。

外测液位开关是一种利用“变频超声波技术”从罐外测量液位的安全非接触式液位测量仪表。安装于容器外壁上的测量探头发出超声波，并检测其在容器壁中的余振信号，当液体漫过探头时，此余振信号的幅值会变小，仪表检测到余振信号的变化以后会输出一个开关信号，以达到液位报警的目的。

光电液位开关利用光线的折射及反射原理，使用红外线对液位进行测量。当光线在两种不同介质的分界面将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面，这两种分界面使光电开关内部光接收晶体所接收的的反射光强度不同，即对应两种不同的开关状态。

音叉液位开关的工作原理是通过安装在基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉液位开关的音叉与被测介质相接触时，音叉的频率和振幅将改变，通过检测这一物理量的变化输出开关报警信号。

计为音叉液位开关成功用于生物发酵罐的液位测量

不同液位开关工况适应性对比：

不同液位开关工况适应性对比表

液位测量方案选择：

通过上面不同液位开关工况适应性对比表，我们可以看出：

1、浮球液位开关：采用浮力原理，本身不受泡沫和介电常数变化的影响，这是其主要优势，较低的采购成本，对于预算有限的用户也很有吸引力。但采用机械连杆结构在活动频次高的情况下，机械疲劳损坏概率大大增加，另外磁簧开关的使用寿命也相对较短。浮球液位计的这些应用缺陷显然无法满足用户的需求。

2、电容式液位开关和射频导纳液位开关：在生物发酵过程中，较高的过程温度会维持一段时间，而温度的变化会使物料的介电常数发生变化，从而导致电容值也发生变化，这促使电容式液位开关和射频导纳液位开关对这些变化进行不断的标定，而这无疑增加了测量的不确定性。另外具有极强吸附性的泡沫，会粘附在探头上，这也为仪表的准确测量带来了干扰。所以，这两款液位开关并非生物发酵罐液位测量的理想仪表。

3、光电液位开关和外贴式液位开关：在有大量泡沫的情况下，光电液位开关整体的使用效果较差，无法准确测量液位。非接触式的外贴式液位开关对于安装位置很有讲究，不仅安装相对复杂，而且维护成本相对较高。这两种液位开关也被用户所舍弃。

4、音叉液位开关：由于音叉液位开关无活动部件，即装即用无需针对介电常数额外调试，叉体的振动不受液体飞溅以及泡沫的影响，且产品性价比较高，所以音叉液位开关是生物发酵罐液位测量的不错选择。

在对上述仪表综合对比后，广东一家生物科技公司将要购买的仪表锁定在购买音叉液位开关上。在遴选音叉液位开关的过程中，该用户发现除具有音叉液位开关的共有特点外，计为Ring-11音叉液位开关还具有媲美进口产品的一系列特点和优点：

1、叉体短小，长仅40mm，特别适合用于测量管道等狭小空间的液位。

2、叉体经过精密调谐后，可测介质密度低至0.5g/cm³。

3、免受泡沫、气泡、粘稠、振动以及液体特性的影响，具有较强的抗干扰能力。

4、拥有继电器、二线制、NAMUR、晶体管4种信号输出方式。

5、通过本安、隔爆防爆认证。其中隔爆：Ex d IIC T6～T1 Gb，本安：Ex ia II CT6～T1 Ga。

6、基于检测频率变化的设计，具有极高的可靠性和性价比。

计为音叉液位开关的这些特点使其在众多同类产品中脱颖而出。完全满足用户需求的计为Ring-11音叉液位开关，被用户最终选定为测量生物发酵罐液位的仪表。凭借出色的叉体调谐工艺，计为Ring-11音叉液位开关自投入使用至今，测量准确，稳定可靠，备受用户青睐。

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