音叉液位计的晶体元件是实现振动驱动与信号感知的核心,其故障会直接影响液位检测的准确性和稳定性。常见故障及成因如下:
一、晶体元件失效(无法振动或感知信号)
压电性能退化
长期工作在高温、高湿度或腐蚀性环境中,晶体(如压电陶瓷)的压电效应会逐渐减弱,导致驱动力不足或信号输出衰减,无法驱动音叉振动,或无法感知振动变化。
例如:在高温工况下,晶体内部结构可能发生不可逆变化,压电常数下降,表现为音叉振动频率异常或无振动。
物理损坏
受外力冲击(如安装时碰撞、介质中杂质撞击)或振动疲劳,晶体可能出现裂纹、碎裂,或与音叉的连接松动、脱落,导致机械振动无法传递或电信号中断。
二、振动频率异常(偏离固有频率)
晶体老化
长期使用后,晶体的机械品质因数(Q 值)下降,振动能量损耗加剧,导致音叉固有频率漂移(如从 1000Hz 偏移至 800Hz 或 1200Hz),使液位计误判(如未接触介质时误报 “液位到达")。
老化还可能导致振动稳定性下降,无介质时频率波动过大,出现 “虚假信号"。
内部电接触不良
晶体表面的电层(用于传导电场)若因腐蚀、氧化或机械摩擦脱落,会导致与引线接触不良,无法形成有效电场驱动振动,或无法传递振动产生的电信号。
三、信号输出异常(无信号或信号紊乱)
引线断裂或虚接
晶体元件的引线(连接至控制电路)若因振动疲劳、安装拉扯或环境腐蚀断裂,或焊接点松动,会导致电信号传输中断,表现为液位计无输出信号或信号时断时续。
受潮或污染
晶体元件若密封不良,会因水汽、粉尘或介质残留渗入,导致表面绝缘性下降,出现漏电或短路,使电信号紊乱(如频率跳变、振幅异常)。
例如:在潮湿环境中,晶体表面凝结的水分可能造成电间漏电,干扰压电效应的能量转换。
四、抗干扰能力下降
机械阻尼异常
若晶体元件因安装偏差(如与音叉连接不牢固)或内部应力累积,导致振动时能量损耗加剧,其机械品质因数(Q 值)降低,抗外界干扰(如管道振动、流体冲击)能力下降,表现为检测信号频繁波动或误报警。
总结
晶体元件的故障多与环境侵蚀、机械损伤、老化退化或安装不当相关,核心表现为振动失效、频率异常、信号紊乱三大类。日常维护中需注意保护晶体元件的密封性、避免剧烈冲击,并定期检查其压电性能与连接状态,以减少故障发生。