音叉液位計的晶體元件是其核心部件之一,主要通過壓電效應實現能量轉換和振動控制,具體作用如下:
1. 提供振動驅動力
晶體元件利用壓電效應(施加電場時產生機械形變,反之機械形變產生電場),在外部交變電場的作用下發生周期性伸縮,從而驅動音叉產生固有頻率的振動。
例如,當音叉未接觸介質時,晶體元件維持音叉以穩定的固有頻率(通常為 1000Hz 左右)振動,為后續的液位檢測提供基準狀態。
2. 感知振動狀態變化
當音叉接觸到液體或固體顆粒時,其振動頻率會因介質阻尼作用而顯著降低。此時,晶體元件作為 “傳感器”,將機械振動的頻率變化轉化為電信號的變化(如頻率、振幅或相位的改變),傳遞給后續的電路進行處理。
這種信號變化是判斷液位是否達到檢測點的關鍵依據。
3. 維持振動穩定性
晶體元件具有高機械品質因數(Q 值),能減少振動能量的損耗,使音叉在無介質干擾時保持穩定的固有頻率振動,確保檢測的準確性。
即使在輕微的外界干擾(如管道振動)下,晶體元件也能幫助音叉快速恢復穩定振動狀態,提高設備的抗干擾能力。
4. 參與信號反饋與控制
晶體元件產生的電信號會被反饋到液位計的控制電路,形成閉環控制。電路根據信號變化判斷音叉是否接觸介質,進而輸出開關量信號(如繼電器動作),實現液位的報警或控制功能(如啟停泵閥)。
例如,當液位上升至淹沒音叉時,晶體元件傳遞的頻率信號驟降,電路觸發 “液位到達” 信號,完成檢測動作。
總結
晶體元件在音叉液位計中同時承擔 “驅動器” 和 “傳感器” 的雙重角色,通過壓電效應實現機械能與電能的相互轉換,是保證音叉振動特性、感知介質狀態、實現液位檢測的核心部件。其性能直接影響液位計的靈敏度、穩定性和響應速度。