尤其是在松散物料的上料工序中，近五年来对充填量传感器的需求大大增加了

充填量检测传感器的应用范围非常广泛，例如对医药胶囊中药量的控制，采石场中大型石料的开采测量，或者油箱、油罐中液面高度的检测等。能否准确地测量充填量，关键问题并不在于传感器本身，而在于传感器在生产过程中是否得到正确的应用。

Vega公司市场经理Holger Sack先生在谈到关于充填量传感器的要求时说道：“最重要的是安全性、可靠性和免维修三个方面。”此外，充填量检测技术元器件如何与上一级主控系统连接以及检测信号的评估也是很重要的问题。“对用户来讲，方便的系统集成性能，与现有检测系统、现有资产管理系统的兼容性等方面都具有决定性的意义。”Sack先生继续说道。

根据Baumer公司的生产和销售经理Daniel Walldorf先生的经验，流程工业企业的员工每天如何操作使用检测仪器和设备也是非常重要的：“充填量检测技术的发展趋势是传感器的操作越来越简单、液面高度检测的可靠性越来越高，调整设置越来越容易，数据分析越来越准确。”

用户们关心的是哪一种检测仪器最适合于他们的检测要求。而对检测传感器的价格高低则没有什么特别的计较。近两年来，出现了所谓的“Namur标准仪器”的需求。在量化分析的框架内，对Namur标准检测仪器的特性进行分析评估。Namur标准的检测仪器能够覆盖化工生产领域中80%左右的标准应用情况，并能够节约仪器设备的采购成本和维护保养费用。尽管当时有一些生产企业对这种所谓的标准仪器是否能够满足不同的应用目的提出了异议，但是两年来的实践证明了这种标准仪器是符合实际要求的。尽管大多数生产企业提供的是低端产品，但是所订购的80%是价格昂贵的高端仪器。对此，Evonik Degussa公司的商务负责人Roland Josler先生是这样解释的：“由于与用户企业之间多年来的供需关系以及化工市场特定的购买力，有时使得低端产品和高端产品之间几乎没有价格差。”用户当然愿意接受有附加功能的高端产品。在许多专业化工企业的流程设备中，要求检测仪器能够承受高于300℃的高温，或者能够耐特殊介质的腐蚀。“在这些工况中往往只能使用具有更高附加功能的检测仪器。”

图1 “基于化工企业的购买力，使得低端产品和高端产品之间几乎没有太大的价格差。”
——Roland Josler先生，Evonik Degussa公司商务负责人

非接触检测是未来的发展趋势

有些检测仪器的生产企业认为，非接触式测量是测量设备的发展趋势。Endress+Hauser公司的充填量传感器生产经理Carsten Schulz先生解释说：“之所以有这样的发展趋势主要是‘计时测量为基础的检测方法’有了长足的发展。”他以Micropilot M FMR 250型雷达检测仪在松散物料中的检测应用为例说道：“这一检测仪的研发成功标志着提高高频模块的动态性能，使之能在充填检测范围达70m的环境中、在恶劣的检测环境下，例如在有粉尘、充填噪声，或者在锥口、漏斗等装料设备中也有着很高的检测可靠性。”

非接触式的雷达检测仪将会在流程工业企业的检测技术中越来越多地代替像超声波检测仪、机电一体化控制的检测仪、电容式检测设备以及利用微波原理（TDR检测仪）进行检测的仪器设备。这是KROHNE公司生产经理Volker Lenz先生的看法。“雷达充填量检测技术本身也在技术要求很高的应用场合中发展起来了，例如在粉尘飞扬环境中对固体物料的检测，在对雷达波反射能力较差的材料检测中应用。”在油、液体原材料的储罐和标准油桶的充填量检测中，微波（TDR）检测技术替代了其他的位移式检测方法。另外，TDR检测法在分离层、分界层检测中还一直占据着重要的地位。

西门子公司流程工业检测技术部负责人Karlheinz Schmidt博士对雷达检测技术不受限制的使用前景也给予了肯定，但他不认为这能够替代一切：“尤其是非接触的雷达检测技术，几乎是一种适合于所有充填量检测的万能检测方法。但是它的研发过程也告诉人们，雷达检测技术在应用中具有很多优点，但不能满足所有功率标准的要求，也不能满足所有法律法规的要求。”

图2 “从长期的角度来看，用户需要的是更加简单、更加符合环境保护要求的智能化解决方案。”
——Klaus-Peter Lindner先生，PNO现场总线协会主席

例如，Schmidt先生指出了雷达充填量检测技术不能满足法律法规规定的室外应用的实例。为了与欧盟现行的无线电标准相吻合，人们希望能够出台与1995/5/EC技术规范相适应的、适用于仪器仪表的许可认证系统。最新的、统一的雷达充填量检测仪表的标准EN 32清楚地规定了雷达充填量检测仪的使用环境，即在封闭的容器内。在贯彻落实这一标准后，就很容易做到流程生产设备不向外反射无线电波。但据Schmidt先生的看法，即使这样，超声波充填量检测仪器将仍然会在流程工业企业中使用，因为它的价格更加低廉，性能更强，满足了大多数室外使用或者在开放式的容器中使用的法律法规规定。

新技术必然带来一些新的情况需要人们去考虑，是否未来还需要单独的极限开关或者由现场总线系统承担开关设备的任务。PNO现场总线组织主席Klaus-Peter Lindner先生坚信：Profisafe安全协议将会在今后的十年内在过程自动化领域中贯彻落实，他说：“还需要更加简单的解决方案，例如完成容器泄露监控的解决方案。从长期的角度来看，需要的是更加简单、更加符合环境保护要求的智能化解决方案。”

此外，更加强大的故障诊断功能以及远程无线传输功能也都是今后发展的趋势。Emerson公司的Tim Milarch先生也证实了这一点。他所在的企业在这一具有很好发展趋势的领域中主要采用了受控微波技术。“这一技术能够在高压、高温环境中工作，具有很大的检测范围，几乎是免维护的。”Milarch先生介绍了受控微波检测技术的优点。他们利用5300系列的微波充填量检测仪能够在连续的流程生产过程中对料仓中原材料的存储量进行检测，并且能够很好地避免检测结果出现错误。在无线传输技术方面，他们采用的是新的WirelessHart技术标准。“不久前，我们引进了世界上第一种基于摆动叉技术的WirelessHart极限开关Resemount 2160系列产品。”

图3 用户能够准确地知道他所需要的检测仪器

研发中的新设备

尽管目前市场上已经拥有品种繁多、采用多种不同技术的检测仪器和设备，但新产品的研发仍然有发展空间。

Vega公司研发了微波发射器Vegamip以及雷达式的传感器ProTrac。它们的优点是耐磨性好、免维修。能够节约用户的维护保养费用。

Endress+Hauser公司打算对其品种繁多的产品进行更加详细的补充、完善。其中就包括不同价位的超声波传感器，Prosonic T FMU30；一种具有新的特性的微波传感器（Soliwave M FQR56/FDR56）；松散物料运动状况监控器Solimotion T FTR20以及符合Namur电子技术标准的电容式传感器。

按照Walldorf先生的说法，Baumer公司把重点集中在“非导电体影响的电磁波开关FlexlLevel充填量开关上。”这种充填量转换开关的优点是与被测介质的无关性。因此，原则上可以利用一个传感器对各种液体、粉状和颗粒状的介质进行检测。

KROHNE公司则把自己的重点继续放在微波技术的雷达和TDR传感器方面。Lenz先生说：“我们将继续扩大模块化的平台方案和我们符合DIN EN 61508标准的SIL认证仪器设备。”这一技术一直有着很大的发展潜力。Lenz先生介绍了几个例子，例如：Optiwave 6300，一种带有水滴天线的检测传感器。“结合创新性的设计，现代化的材料和很高的信号动力学性能，使得这一仪器能够完全省略冲洗系统、笨重的抛物面天线以及费时费力的天线调整。”

不断增长的测量需求

在过去的五年里，松散物料输送领域对充填量检测仪器提出了很大的需求，并且这种需求还在不断加大。“连续检测技术的不断进步以及与此有关的检测值的可靠性、高性能检测仪的可用性和使用这种高性能检测仪的必要性和相关数据信息的汇总报告，例如IFRS（国际财务报告准则）等，都对上市公司提出了很高的要求。”Endress+Hauser公司的Schulz先生介绍了形成这一发展趋势的原因。

虽然总体经济形势并不乐观，但在某些领域还是出现了经济好转的现象，Vega公司坚持认为在这一领域中还有继续增长的空间，如Sacks先生就坚信：“在经济危机的时期里，维护保养和仪器设备的修理费用是一个非常重要的问题，是一个可以通过非接触式检测方法实现降低费用目的的问题。”

KROHNE公司也在这种情况下调整了自己的经营战略，Lenz先生说：“许多领域中自动化技术的发展趋势不断增加，例如要对料仓充填量进行连续的自动化检测和监控，可视化的和电子的数据处理等。同时，用户们希望得到的是万能型的、有着更多应用领域、价格更加低廉的解决方案。同时，由于原材料价格的上涨，也使松散物料输送领域越来越多的采用检测技术。”

此外，流程设备检测仪器的工作环境也非常恶劣。Sack先生说：“很高的温度和压力对检测仪器设备所使用的材料和电子元器件都提出了更高的要求。虽然非接触式的检测技术有着自己的优点，但在恶劣工作环境中的应用还是一个长期以来没有很好解决的难题。”

每一种技术都有自己的优点和缺点，Milarch先生建议在选择检测仪器所采用的检测方法时要特别注意：“选择了正确的检测方法后几乎可以完成任何检测任务。”Schulz先生也表达了类似的观点：“今天，人们可以利用检测技术做任何事情。”但他首先强调：“要适合流程设备恶劣的工作环境，例如能够生成大量沉积物、泡沫的产品，高粘度或者高腐蚀性的介质，气相或者低介电性的产品以及用户对检测仪的安全、可用性和价格方面提出的要求。”

Lenz先生解释说：“通过合适的检测方法的选择和正确的仪器型号的确定是能够得到理想的解决方案的，但是还要注意两个前提条件，即用户对检测仪器的应用和检测的要求有足够的认识和了解。生产企业也应在此基础上根据自己的经验给予补充和完善，提供给用户最佳的技术咨询。”或者，像Lenz先生最后总结性发言时所说的那样：“只有首先提出了正确的问题，才能得到正确的答案。”