优质音叉液位开关的振频为什么接近1200Hz?
生产现场中做液位报警、泵保护和联锁,常会碰到音叉液位开关。看参数表的时候,有些型号会标接近1200Hz的振频。
音叉液位开关测量原理很简单,叉体通电以后一直保持振动,液体碰到叉体以后,叉体受到的阻力变大,振动状态跟着发生变化,电路检测到这个变化以后,再输出开关量信号。
所以这类仪表能不能用得稳,主要看叉体振得稳不稳、介质碰上以后变化够不够明显,以及现场的机械振动、挂料、温度变化会不会影响判断。1200Hz左右,就是音叉在这些因素之间选出来的一个工作频率。
为什么会用到接近1200Hz的振频?
现场仪表很少是在安安静静的环境里工作。
储罐边上常常有搅拌器,管线上有泵,装置区还有电机、压缩机,设备一开起来,管道和罐体多少都会带点振动。音叉装在这些设备上,外面的机械振动同样会传到叉体。
常见设备振动多数集中在相对低的频率范围,音叉把自己的工作频率做到1200Hz左右以后,和现场很多机械振动拉开了距离,控制电路识别自己的振动信号会轻松一些。
这点在泵出口管线、带搅拌的罐体以及振动比较明显的设备上更容易看出来。现场机械振动一多,液位开关要是自己的振动特征做得太接近外部干扰,信号就容易跟着乱;工作频率拉开以后,仪表判断液位会稳很多。
1200Hz振频的优势
音叉液位开关靠的是振动变化。叉体在空气里振动时阻力小,液体升上来以后,液体会拖住叉体,振幅、相位或者振动频率都会出现变化,具体检测哪个量,要看厂家的电路设计。
1200Hz的叉体每秒振动约1200次,介质一接触叉体,电路在短时间内就能连续采集到多次振动变化,对高液位报警、低液位报警、泵空转保护这些场合来说,响应速度基本都够用。

现场用这种开关,无需追求更快动作。比如罐子里液位正常上涨,从叉体刚碰到液体,到继电器动作差个几十毫秒,工艺上感受很小,反倒是信号稳、少误动作更加省事。
所以有些厂家还会在程序里加一点确认时间,连续检测到介质以后再输出信号,这样液面晃动、飞溅或者短时间挂液,对开关动作的影响会小一些。
轻质油、溶剂对叉体设计要求高
水类介质比较好测,因为叉体一碰到水时,振动状态会变化很明显。
柴油、煤油、溶剂以及一些密度比较低的液体,对叉体产生的阻尼变化会小一些,这时候叉体尺寸、振动频率、驱动能力以及检测电路的灵敏度都要配合好。
1200Hz只是其中一个参数。
同样标1200Hz的两只音叉,叉齿长度、厚度、材质和驱动方式有差别,实际能测到的介质密度也会有差别,所以现场选型时只盯着频率意义有限,还得看厂家给出的允许介质密度、黏度和工作温度。

遇到轻质油品,参数表里的“低介质密度”比高振频更有用。
频率不是越高越好
音叉工作频率和叉体尺寸、厚度、材料、加工精度都有关系。
频率做得越高,叉体通常要相应调整得更短、更硬或者更轻,对加工一致性和装配要求也会跟着提高。叉体焊接、表面处理、压电陶瓷安装这些地方稍有差异,谐振点就可能发生变化。
现场温度也一直在变。冬天和夏天、冷罐和热罐,金属材料的弹性和尺寸都会有一点变化,压电元件的特性同样会跟着温度变化,所以工业音叉一般都会留出合适的工作余量,再通过驱动和检测电路把振动控制在稳定范围内。
1200Hz更适合看成某一类叉体结构选出来的工作点。市场上的音叉液位开关还有几百Hz、接近1kHz以及其他频率设计,各家的叉体结构和检测方式不同,单靠一个频率数字很难判断产品水平。
如何判断音叉好不好用?
干仪表维护的时候,振频一般只是参数表里的一项,现场更关心的是装上以后能不能长期稳定动作。
比如叉体根部的结构做得怎么样,介质容易挂料的场合能不能正常脱料,316L材质能不能扛住现场介质,过程温度高的时候电子部分稳不稳,管道有振动的时候会不会乱报警,这些都和实际使用关系很大。
安装方式也很关键。侧装时要考虑叉齿方向和流体冲击,顶装时要考虑插入深度,黏稠介质还要着重检查叉体周围有没有容易积料的死角。当现场有些音叉动作异常,但拆下来检查仪表是好的,问题常常出在安装位置、挂料或者工艺冲击上。
还有一种比较常见的情况,就是设备检修以后音叉重新安装,法兰方向、插入深度或者叉齿朝向发生变化,开车以后动作状态和原来有差别。所以换表或者复装时,把原来的安装位置和方向留个记录,后面排故会省很多时间。

1200Hz说明什么?
从现场使用角度看,1200Hz说明这只音叉的机械结构和驱动电路围绕这个频率进行了设计。
这个频率可以让叉体保持比较稳定的振动,同时让介质接触前后的振动变化容易被电路识别,还能和现场很多低频机械振动拉开一定距离。
很多进口音叉液位开关也是以这个频率为标准进行设计,但至于一只音叉液位开关到底好不好用,还得放到具体工况里看。
介质密度够不够、黏度多大、有没有挂料、温度多高、安装位置振动大不大,这些条件和叉体结构、电路处理配合起来,才决定这只表到了现场以后是一直安稳运行,还是隔三差五需要仪表工过去处理。