液体检测在许多不同的医疗应用（例如输液泵和 CPAP 呼吸机）中都非常有用，在这些应用中，监测分配的流体或液体位置不仅对系统的运行至关重要，而且对患者的健康也至关重要。有各种位置检测技术可供使用，例如霍尔效应磁传感器和液体检测专用传感器，合适检测技术的选择取决于具体的用例以及确定液体量时所需的精度。在医疗领域之外也有许多应用需要检测系统中的液体量，但本文将重点讨论医疗应用。
对于只需要检测液位高低的应用（例如用于指示容器是满还是空），具有浮动磁体的霍尔效应开关是一种具有成本效益且简单的解决方案。当磁体位于霍尔效应开关预定义的释放阈值 (BRP) 之外的距离时，传感器将不会检测到磁场的存在，这表明它处于“关闭”状态。当磁体更加靠近传感器，从而超过传感器的磁性工作阈值 (BOP) 时，传感器会将状态切换为“打开”。还可以使用其他浮动磁体配置，例如将磁体连接到与容器壁相连的铰链上。此类系统的实施是一个相对简单的机械设计过程，并且会从非接触式测量解决方案中受益，该解决方案面对任何类型的液体或容器可实现高可靠性。
霍尔效应开关的状态变化时，会向系统发送一个信号，从而停止运行，直到用户重新注满液体或采取纠正措施。该实施方案在使用储液罐的应用（如 CPAP 呼吸机）中非常有用，可用于确定储液罐中是否有足够的水来产生湿度。此解决方案不仅适用于医疗应用，而且适用于任何在液体不足时无法正常运行的系统。TI 拥有霍尔效应开关产品系列，该产品系列提供了各种选项，例如低/高电源电压、不同的封装（SOT-23、X2SON 等）和单极/全极，从而满足您的系统要求。有关霍尔效应传感器的介绍，请观看我们的 TI 高精度实验室系列视频。
某些应用需要测量液体流过通道（例如管子）的吞吐量。霍尔效应锁存器通常与环形磁体配对使用，可用于测量液体泵或流量计中电机的转速和方向。环形磁体上的交替变化的北极和南极会切换霍尔效应锁存器的输出，该输出可用于计算流量计或泵的转速和方向，并且可由此得出液体的流量。这种液体测量方法对于需要通过特定通道（例如管子）测量大量液体的医疗设备（例如透析机）非常有用。要了解有关旋转编码的更多信息，请查看我们的文章增量旋转编码器。
对于需要更高精度或液体需要保持无菌状态的应用，一维线性霍尔效应传感器可能会很有用。此类应用的一个示例是胰岛素泵等医疗设备，其中有一个类似于液体注射器的机构，该机构具有一个用于在设备内分配液体的柱塞。可以将磁体放置在柱塞的背面，当磁体接近连接到注射器另一端的线性霍尔效应传感器时，您可以计算已分配的液体量。该解决方案是非接触式的，这意味着磁体和传感器无需接触液体即可确定液位。DRV5056 具有多种版本，因此是迎面位移应用的理想之选。各种具有不同灵敏度的型号可在线性位置应用中实现各种距离和磁体组合。
线性 3D 霍尔效应传感器也可用于需要更高精度或传感器不同定位的应用。如上所示，通过将线性 3D 传感器放置在注射器机构的侧面，磁体将滑过传感器，并通过使用 X、Y 和 Z 轴上的测量值来确定柱塞的确切位置，从而提供精确的输出。多轴线性传感器（如 TMAG5170）在无法实现迎面位移、传感器更灵活放置或一维选项无法提供足够精度的情况下非常有用。
我们将在本文中讨论的最后一个解决方案是使用 FDC1004 的电容式液位检测。电容式液位检测也是非接触式的，可用于以小于 1mm 的分辨率精确测量液位高度。该器件具有主动屏蔽功能，可减少外部环境的干扰，并且具有灵活的系统设计，其中目标可以是任何金属或导体，这对于低成本系统设计非常有用。在下图中，图中左侧的传感器可通过柔性 PCB 实现，以适应圆形或圆柱形容器的形状，并使传感器能够放置在各种表面形状上。
以下技术文章是了解 FDC1004 及其如何在非导电液体的液位检测中实施的理想参考资料。
在医疗应用中，可以实现许多不同的方法来进行液位检测，以帮助监控患者的健康状况和系统的运行状况。有各种位置检测技术可用于液体检测应用，对适当检测技术的选择取决于具体的用例以及确定液体量时所需的精度水平。TI 提供了多种专用传感器和霍尔效应磁传感器来满足您的系统要求。
