圖1 利用電磁波進(jìn)行探測的FlexLevel Switch極限開關(guān)對充填介質(zhì)中的泡沫“視而不見”

　　喜歡焦糖瑪奇朵的人們大都認(rèn)為是濃重的奶油泡沫使得這種熱咖啡成為咖啡中的王冠。而在許多食品生產(chǎn)企業(yè)中，發(fā)泡則是生產(chǎn)過程中一種非常討厭的伴隨現(xiàn)象，是一種有可能影響充填量檢測結(jié)果的不良現(xiàn)象。最理想的情況是傳感器對膨起的泡沫“視而不見”。

　　在許多日常生活中是需要泡沫的，例如具有醫(yī)療作用的泡沫浴或者一杯剛剛扎出來的新鮮啤酒。然而在工業(yè)領(lǐng)域中，例如在釀造工業(yè)、果汁生產(chǎn)或是在奶制品生產(chǎn)加工中，泡沫往往是一個令人頭痛的問題。在這類流程工業(yè)企業(yè)中，應(yīng)用最多的是液位的檢測和監(jiān)控。這里，人們有多種多樣的、基于不同檢測原理的液位極限開關(guān)可供選用。哪一種檢測技術(shù)最好則取決于其應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是在醫(yī)藥、食品和飲料生產(chǎn)領(lǐng)域中，這些液位極限開關(guān)需滿足極高的衛(wèi)生消毒標(biāo)準(zhǔn)要求。其中就包括多種不同的認(rèn)證、許可；例如3A認(rèn)證、EHEDG認(rèn)證和FDA認(rèn)證等有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計、原材料和生產(chǎn)過程衛(wèi)生條件的認(rèn)證。

　　在生產(chǎn)領(lǐng)域，許多生產(chǎn)過程中都會在液體產(chǎn)品的表面產(chǎn)生泡沫，對正確的判斷液體產(chǎn)品的液位產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致在達(dá)到正確的液位之前充填控制開關(guān)就做出了動作，使泡沫消失后的灌裝液位高度不準(zhǔn)確。Baumer公司專門為有衛(wèi)生消毒要求的這一應(yīng)用領(lǐng)域提供了專用的FlexLevel Switch極限開關(guān)。利用軟件工具Flex-Progemmer 9701使得這一極限開關(guān)能夠?qū)ζ潇`敏度和反應(yīng)時間進(jìn)行設(shè)置。從而能夠使流程工藝師們，例如釀造業(yè)中的釀造師們能夠簡單、方便的戰(zhàn)勝泡沫帶來的麻煩。這種極限開關(guān)對液體表面的泡沫“視而不見”，只有在真正到達(dá)規(guī)定的液位高度時，傳感器才發(fā)出信號。從而可以很好的避免發(fā)出錯誤信號，避免超過最高、最低液位的誤操作，縮短了流程設(shè)備不必要的停機(jī)時間，最終提高流程設(shè)備的生產(chǎn)能力。

　　工作原理：電磁波檢測

　　這種極限開關(guān)利用的是高頻電磁信號進(jìn)行液位檢測。被測介質(zhì)相當(dāng)于一個虛擬的電容器，與傳感器頭部的線圈構(gòu)成了一個完整的、發(fā)出開關(guān)控制信號的控制電路。虛擬電容的電容量與大多數(shù)被測介質(zhì)不同的絕緣電阻值有關(guān)。其開關(guān)控制功能，即觸點的斷開與閉合，可以通過改變連接方式或者利用FlexProgrammer 9701軟件工具進(jìn)行設(shè)置。利用編程器可以選擇不同的輸出信號方式（PNP、NPN和數(shù)字信號）。當(dāng)被測介質(zhì)的液位高低發(fā)生變化時，例如在向容器中添加液體介質(zhì)時，輸出信號將變?nèi)酢＿@一檢測技術(shù)的優(yōu)點是：只有一個很小的錐形接頭進(jìn)入被測液體之中，而其他檢測技術(shù)則需要較大的接頭進(jìn)入被測液體中，粘稠的、或者附著性很強(qiáng)的介質(zhì)很容易粘附在檢測探頭上，從而影響傳感器的正常工作、發(fā)出錯誤的信號。

圖2 極限開關(guān)的工作原理

　　檢測儀器設(shè)備的3A認(rèn)證只有結(jié)合3A認(rèn)證零部件才是有意義的，這里使用的3A認(rèn)證零部件是一個保證安裝位置更加有利的焊接式螺紋接頭。傳感器所有與被測介質(zhì)接觸的部分都是由耐酸不銹鋼或者PEEK塑料制成的，滿足了不同3A使用場合的FDA、EHEDG和3A認(rèn)證。

　　當(dāng)傳感器探測到被測介質(zhì)真實的液位時，傳感器頭部藍(lán)色的指示燈會發(fā)光。即使是傳感器安裝在容器的上部時，指示燈也會發(fā)光。FlexLevel Switch極限開關(guān)能夠識別（水、奶、啤酒等）液體介質(zhì)、粘稠狀原材料（蜂蜜、酸奶、牙膏等）的極限位置，甚至還能對干燥物體（例如：燃燒后的殘渣、面粉或者果核）進(jìn)行檢測。檢測設(shè)備在出廠前已經(jīng)完成了調(diào)試和設(shè)定，在生產(chǎn)現(xiàn)場安裝后無需再次調(diào)試。對于特殊的被測介質(zhì)，例如有粘連性質(zhì)的物體，檢測儀的Teach-in自學(xué)功能允許對液位識別進(jìn)行手工調(diào)整和設(shè)置。

　　包括在醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域中使用時，例如在醫(yī)藥注射液灌裝的自動識別時需要使用FlexLevel Switch極限開關(guān)。泡沫、氣泡或者形成的絮狀物以及震動和渦流等都不會對液位檢測的結(jié)果產(chǎn)生影響。而且傳感器的安裝位置也不會對傳感器檢測結(jié)果的正確性產(chǎn)生影響。傳感器既可安裝在側(cè)面，也可以在有干運(yùn)行保護(hù)時安裝在管道的下方。

　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的FlexLevel Switch極限開關(guān)的工作溫度范圍為-40~85℃。但在CIP原位清潔和SIP原位消毒的流程設(shè)備中，允許短時間（max. 1h）承受140℃的溫度。在理想的、有著100mm或者250mm冷卻長度的情況下，這種檢測儀器甚至可以在200℃的環(huán)境中使用。這一冷卻區(qū)的長度可以用不同長度的連接接頭來實現(xiàn)，從而實現(xiàn)不同長度的調(diào)節(jié)：例如要把傳感器更深的插入到像酸奶那樣粘稠的介質(zhì)中，或者要穿過容器的隔熱保溫層。

　　圖3 符合3A認(rèn)證的焊接式管接頭適合于在有衛(wèi)生消毒要求的場合中使用，并通過其側(cè)面的溢流孔準(zhǔn)確判別液位高低

　　極限開關(guān)的開、關(guān)狀態(tài)可以通過控制程序設(shè)置為常開或者常閉型。這種檢測儀器既可在敞開式的容器中使用，也可在封閉式的容器中使用，容器的最高工作壓力可達(dá)40bar。由于傳感器沒有任何移動零部件，全部的電子線路都集成在傳感器內(nèi)部，因此實踐中做到了免維護(hù)。可以在不調(diào)整開關(guān)控制點的情況下精確的檢測到開關(guān)控制的極限值數(shù)據(jù)。

　　食品生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用

　　具有衛(wèi)生消毒能力的FlexLevel Switch極限開關(guān)非常適合在食品和飲料生產(chǎn)領(lǐng)域中使用。丹麥Brabrand市的大型酸奶生產(chǎn)廠Arla Foods公司就在不同的酸奶生產(chǎn)設(shè)備中使用了這種傳感器，用以識別液體介質(zhì)的最高和最低液面位置。一般情況下，被測介質(zhì)是酸奶，在特定的生產(chǎn)工序中被測介質(zhì)是含脂肪10％~38％的鮮奶油。這兩種被測介質(zhì)都非常粘稠，很容易粘附在檢測傳感器上。Arla Foods公司把原來使用的震動傳感器換掉了，因為當(dāng)粘稠的被測介質(zhì)粘附在傳感器的震動桿上時，傳感器的檢測精度就受到了影響，導(dǎo)致錯誤的報警、誤動作。現(xiàn)在使用的FlexLevel Switch極限開關(guān)能夠可靠的識別被測介質(zhì)的位置，即使是傳感器的端部粘滿了粘稠的酸奶時也一樣。因為傳感器的Teach in自學(xué)功能保障了在對粘稠介質(zhì)檢測時能夠通過手動方式識別到被測介質(zhì)的液位，并自動的記住這一過程。

　　符合用戶要求的專用解決方案

　　Baumer公司除了提供FlexLevel Switch系列的極限開關(guān)之外，還有很多基于不同檢測原理的連續(xù)式和間斷式檢測系統(tǒng)。例如能夠在衛(wèi)生消毒場合中使用的、基于壓電晶體、壓電陶瓷、電容式或者薄膜式的壓力檢測儀、壓差檢測儀。另外，它們還生產(chǎn)利用超聲波原理和光學(xué)原理的充填量檢測傳感器以及依據(jù)導(dǎo)電性進(jìn)行檢測的儀器設(shè)備。無論是在流程生產(chǎn)設(shè)備中需要與液體介質(zhì)接觸的傳感器還是非接觸式的傳感器，Baumer公司為用戶提供了適合于各種應(yīng)用場合的、技術(shù)上最合適的解決方案。不同的充填量傳感器、液位傳感器適合于在化工流程工業(yè)企業(yè)、精細(xì)化工企業(yè)以及醫(yī)藥、食品和飲料生產(chǎn)企業(yè)中使用。