FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave，調頻連續波）雷達波式液位計是一種高精度的非接觸式測量儀器，廣泛應用於化工、儲運及水處理等領域。

FMCW 雷達的運作並非發射單一頻率，而是發射一個在時間上頻率線性變化的連續信號（通常呈鋸齒波或三角波形式）。

• 發射信號： 雷達天線向液面發射頻率隨時間線性增加的微波。

• 反射信號： 微波接觸液面後反射，天線接收到回波。由於回波往返需要時間，當它回到天線時，發射器已經在發射更高頻率的信號了。

• 頻率差： 雷達內部會將「當前發射的頻率」與「接收到的回波頻率」進行混頻處理，兩者之間的差值被稱為差拍頻率（Beat Frequency）。

液位越深（距離越遠），回波傳回來的時間就越長，此時發射頻率與回波頻率產生的「時差」導致的「頻率差」就越大。 

超音波液位計（Ultrasonic Level Transmitter）是一種非接觸式的測量儀器，其核心原理是利用聲波的發射與反射時間差來計算距離。 

核心原理：飛行時間法 (Time of Flight, ToF)

超音波液位計的探頭（換能器）既是「發射器」也是「接收器」。其工作流程如下：

發射脈衝： 探頭向下方液面發射一束超音波脈衝。

遇到介面反射： 聲波在空氣中傳播，接觸到密度不同的液面時會產生反射（回波）。

接收回波： 探頭接收到反射回來的聲波信號。

計算時間： 儀器內部的微處理器紀錄下從「發射」到「接收」所經過的時間 t。

電容式液位計(Capacitance Level Transmitter)是一種常見的工業儀表，其核心原理是利用電容值的變化來推算液位的高度。 

在液位計的應用中，通常裝置包含一個探極（Probe）與容器壁（若容器為金屬）。當液位上升時，探極周圍的介質由「空氣」變成了「液體」。

當液體上升並覆蓋探極時，原本填充空氣的部分被液體取代，導致整體的平均介電常數增加。 

由於電容值與介電常數成正比，液位越高，測得的電容值就越大。 

靜壓力式液位計（Hydrostatic Level Transmitter）是一種基於物理學中流體靜力學原理來測量液位的高度感測器。它的核心邏輯非常直觀：液體越深，底部的壓力就越大。 

當密度和重力固定時，壓力P與液位高度h成正比。因此，只要測出液體底部的壓力，就能精確計算出水位。 

常見的靜壓力液位計（投入式）主要由以下部分組成：

• 感測膜片：通常位於探頭底部，直接接觸液體，感知液體壓力。

• 壓力傳感元件：將膜片受到的機械壓力轉換為電信號。

阻旋式料位開關（Rotary Paddle Level Switch）是一種常用於固體顆粒或粉末狀物料的料位開關。它的運作原理非常直觀，主要依賴機械阻力與電機控制的相互作用。 

未接觸物料（自由旋轉）當料倉內的物料低於開關位置時，馬達帶動葉片以低速（通常為每分鐘 1-5 轉）持續旋轉。此時內部彈簧處於放鬆狀態，微動開關保持初始狀態（表示「低料位」）。

受阻： 當物料上升並埋沒旋轉葉片時，葉片因受到物料的阻力而停止轉動。

位移： 葉片停轉後，旋轉中的馬達會因反作用力繞主軸產生微小偏移（擺動）。

觸發： 這個位移會壓下內部的微動開關。

切斷與輸出： 微動開關觸發後會執行兩個動作：1.切斷馬達電源（防止馬達過熱燒毀）。2.輸出一組開關信號（NO/NC），通知控制系統（如 PLC）開啟或關閉輸送設備。

震動棒式料位開關在「震動幅度（振幅，Amplitude）」上的物理控制原理，可以簡短概括為「壓電驅動、物料吸收、振幅衰減、觸發開關」。

自由震動（最大振幅）： 當探棒處於空氣中（未接觸物料），驅動電路提供固定頻率的電訊號給壓電晶體，探棒會以其固有的共振頻率做最大幅度的往復擺動。此時，接收端的晶體會感應到一個穩定的最大電壓訊號。

物料接觸（振幅受阻）： 當物料上升並包覆探棒時，物料顆粒會與探棒表面產生摩擦與碰撞。這種物理阻力（阻尼效應）會大量吸收並消耗探棒的震動能量。

振幅衰減（訊號觸發）： 因為能量被物料吸收，探棒的微觀擺動幅度（振幅）會急劇縮小。此時接收端晶體感應到的電壓訊號隨之大幅度下降，當這個電壓降到設定的臨界值（門檻）時，控制電路便會立刻切換繼電器，發出有料報警訊號。

音叉式料位開關在「振動頻率（Frequency）」上的控制原理，核心在於「質量增加、頻率下降」的物理共振特性。

空氣中（高頻共振）：驅動電路讓音叉的兩個叉齒在空氣中以固定的壓電效應進行共振。此時叉齒沒有外物附著，系統維持在設計的最高原生頻率，電路判定為「無物料」。

接觸物料（頻率下滑）：當物料（液體或粉體）湧入並包裹住音叉雙齒時，物料會依附在叉齒上。從物理學角度來看，這等於增加了音叉的「參振質量（Mass）」。

訊號觸發（頻率變慢）：
根據共振公式，質量增加會導致振動頻率顯著下降。內部微處理器持續監測這個頻率，一旦發現頻率跌破設定的臨界值（門檻），便會判定「物料已到達」，隨即切換輸出開關訊號。

射頻導納電容式的核心物理原理是：「利用探棒與金屬桶壁之間的電容變化來判斷物料位置，並透過『射頻導納技術』完美消除表面掛料（沾粘）產生的誤判。」 

空氣中（低電容）： 探棒周圍只有空氣時，空氣的介電常數很低（K1 = 1），此時測得的電容值極小。

接觸物料（電容暴增）： 當物料（如液體、粉體，介電常數 K2 > 1）上升並包裹探棒時，探棒與桶壁之間的介電常數改變，導致電容值急劇上升。內部電路偵測到這個巨幅的電容變化，就會發出有料訊號。

浮球液位開關（Float Level Switch）是一種構造簡單、可靠度高的液位控制器。原理可以概括為：利用浮力使浮球隨液位升降，進而驅動內部的開關接點（通常是磁簧開關或微動開關）來達成電路斷通。 

結構： 由一根內裝固定磁簧開關（Reed Switch）的導桿，以及一個內置永久磁鐵的空心浮球組成。

運作： 1. 當液位上升，浮球隨之滑動。 2. 當浮球移動到磁簧開關所在的高度時，球內的磁鐵產生的磁場會吸引磁簧片接觸（或分開）。 3. 這時會輸出一個電訊號，用來控制泵浦的啟動或停止。

翻版式液位計是一種利用磁力耦合原理來測量和顯示桶槽內液體高度的工業儀表。

結構： 主要結構包含本體外側的雙色翻片指示器、內含永久磁鐵的浮子（浮球），以及與容器相連的連通管。

運作： 1. 當液位上升，浮球隨之滑動。 2. 當浮球移動到磁簧開關所在的高度時，球內的磁鐵產生的磁場會吸引翻版作動。