水位传感器如同液体的”眼睛”，实时监控着储罐、水箱的存量变化。其核心任务是将液位高度转化为可识别的电信号。不同原理的传感器适应复杂工业场景，共同构建了精准的液位监控体系。
一、 机械与磁控：浮球式水位传感器
这类传感器依赖阿基米德浮力原理，通过物理位移触发信号变化。其结构简单可靠，在工业水箱、家用电器中应用广泛。
核心工作组件
- 浮子组件：通常由低密度材料制成，随液面升降
- 磁簧开关：密封在导管内的磁性敏感元件
- 磁铁：内置于浮子中
当液位上升时，浮子带动内部磁铁靠近磁簧开关，磁场使簧片触点吸合，电路导通输出信号。液位下降则磁铁远离，簧片断开。
二、 电场感应：电容式水位传感器
利用介电常数差异实现非接触测量。其核心部件是电容式探头，工作时形成以探头为电极、液体为介质的电容器。
液位如何影响电容值
- 空气介电常数通常较低（约1）
- 水的介电常数显著更高（约80）
- 液位上升时，探头周围介质平均介电常数增大
- 根据电容公式 C=εA/d，电容值随之升高
传感器电路检测电容变化量并转换为标准电信号（如4-20mA）。该技术对腐蚀性液体或高压环境适用性较强。
三、 光路变化：光电式水位传感器
通过光线折射特性判断液位状态。传感器内部包含红外LED光源和光敏接收器，两者间形成特定光路。
液位触发的光学反应
- 无水状态：光线在探头内全反射，光敏管接收强光
- 浸水状态：光线折射入液体，光敏管接收光强骤减
这种光强变化被转换为开关信号。光电式无需机械运动部件，适合需快速响应或禁止污染的场合，如医疗设备、咖啡机等。
选型与应用场景参考
| 传感器类型 | 典型应用场景 | 主要优势 |
|---|---|---|
| 浮球式 | 水箱、锅炉、工业水池 | 结构简单、抗干扰强 |
| 电容式 | 化工储罐、油液测量 | 非接触、耐腐蚀 |
| 光电式 | 家电、微型设备、洁净环境 | 响应快、无机械磨损 |
| 理解水位传感器原理有助于匹配实际需求。浮球式经济耐用，电容式适应复杂介质，光电式则在小空间精密控制中表现突出。选择时需综合考量介质特性、安装环境及信号输出要求。 |
