圖1 利用電磁波進行探測的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)生消毒標準要求,。其中就包括多種不同的認證、許可,；例如3A認證,、EHEDG認證和FDA認證等有關(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,，導致在達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確。Baumer公司專門為有衛(wèi)生消毒要求的這一應用領(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`敏度和反應時間進行設(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行液位檢測。被測介質(zhì)相當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)?。這一檢測技術(shù)的優(yōu)點是：只有一個很小的錐形接頭進入被測液體之中，而其他檢測技術(shù)則需要較大的接頭進入被測液體中,，粘稠的,、或者附著性很強的介質(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認證只有結(jié)合3A認證零部件才是有意義的，這里使用的3A認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認證,。
當傳感器探測到被測介質(zhì)真實的液位時,，傳感器頭部藍色的指示燈會發(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自學功能允許對液位識別進行手工調(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,，也可以在有干運行保護時安裝在管道的下方。
標準規(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?？梢栽诓徽{(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原理的充填量檢測傳感器以及依據(jù)導電性進行檢測的儀器設(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)、精細化工企業(yè)以及醫(yī)藥,、食品和飲料生產(chǎn)企業(yè)中使用,。