由于锅炉锅筒中的水和蒸汽的密度以及所含导电物质的数量不同，它们的电导率存在着极大的差异，炉水的电导率一般要比饱和蒸汽的电导率大数万倍以上，即使是饱和蒸汽的凝结水其电导率也要比饱和蒸汽的电导率大几千倍。电极式水位传感器就是根据汽和水的电导率不同来检测水位的。

根据电导率的差异，可用晶体管放大器来检测。为了分析方便，首先介绍一下晶体管—继电器开关电路。

半导体三极管是一个有3个电极的放大控制元件，人们常称它为晶体管。它的3个电极被分别称为：e——发射极，b——基板，c——集电极。当它的3个电极加上合适的工作电压时，晶体管可以有3种不同的工作状态，即截止、放大、饱和状态。

晶体管的特点是具有电流放大作用，当它的基极输入一电流Ib时，集电极则会出现一放大的电流Ic，Ib和Ic的关系是Ic=βIb，β称为晶体管的电流放大倍数，当晶体管的基极电流Ib=0时，集电极电流Ic=0，这时我们称晶体管处于截止工作状态。当I不为0。并在一定范围内变化时，集电极电流随其成比例变化，即Ic=βIb，这时我们称晶体管处于放大工作状态。当Ib增大到一定值时，晶体管的集电极电流Ic将等于外电路电源和负载所能提供的最大电流I负载时，即Ic=βIb=I负载，这时我们称晶体管处于饱和工作状态，因在此之后，虽然Ib增加，但Ic受到了负载的限制，不再增大。我们常把主要工作在饱和或截止状态的晶体管工作电路称为开关电路，有时也简称为放大电路。

晶体管在饱和状态时，c、e极间呈现低电阻，相当于开关闭合，在截止状态时，c、e极间呈现高电阻，相当于开关断开，晶体管的这种特性被称为晶体管的开关特性。利用这种特性，以直流继电器为晶体管的负载，把可靠地吸、放继电器为工作目的的晶体管放大器称为晶体管—继电器开关电路。有时为了提高晶体管的电流放大倍数，电路中晶体管采用了复合管的结构，由两只晶体管组成。

在简易分析中，对晶体管饱和导通时的内阻当作零，截止时的漏阻当作无限大，而对开关速度，以及温度对电路的影响忽略不计。下面结合传感、放大控制电路进行具体分析；

图6—26所示为单电极传感放大控制电路，它可以等效为图6—25所示的晶体管继电器开关电路。

图6—25单电极传感放大控制电路

图6—26单电极传感放大控制等效电路

由传感筒、电极棒和水所组成的回路，在电路中可等效为一个开关SA与电阻R的串连回路，电阻R是炉水和传感筒的等效电阻，其值一般小于40kΩ。当电极棒未接触炉水时，相当于开关SA断开，几乎无电流从A点到B点流入晶体管V1的基极，这时晶体管V1、V2处于截止状态，集电极无电流流过，继电器KA不会吸合。当电极棒接触炉水时，相当于开关SA接通，电源E(+12V)从A点经电阻R、R1流经B点，进入V1、V2的基极，开关电路开始工作。

由于晶体管的电流放大作用，流入集电极的电流Ic受流入基极电流Ib的控制，即流过集电极的电流为流过基极电流的β倍。(一般晶体管的β值约在20～150之间)，这样若流过V1管的基极电流为Ib1，则流过集电极的电流Ic1=β1Ib1，则流经V2管的基极电流Ib2=βIb1，集电极电流Ic2=β2Ib2=β2β1Ib1，适当选择β2β1Ib1的值。就可以使Ic2，大于继电器的吸合工作电流，使继电器KA吸合，输出开关信号达到传感控制目的。

由上述分析可以知道：晶体管的基极若无信号电流流入，晶体管也无集电极电流，这时管子处于截止状态。串联在集电极回路上的继电器不会吸合，输出一种状态。若晶体管的基极有足够的信号电流流入，那么它的集电极所输出电流将比负载所需的电流大时，晶体管就处于饱和状态，继电器就会稳定吸合，输出另一种状态，实现控制功能。

晶体管继电器开关电路，只有在晶体管处于深度饱和和完全截止的工作状态时，才能增强抗干扰能力、稳定工作。在选择电路参数的时候，既不能使灵敏度过低，在电路参数发生变化时不能工作；也不能使灵敏度过高，在有干扰信号时也会动作，而发出错误信号。

另外，在复合管的联接方法上，也可以采用图6—27所示的晶体管V3、V4的复合方法，即将两管的集电极分别联接，第一管接电阻负载，第二管接继电器，这样的复合管工作原理仍然相同，但工作时的效果更好。

除此之外，在晶体管从导通转换到截止状态的瞬间，继电器线圈绕组中的感应电动势将会很大，为使晶体管不被这个感应电动势损坏，在继电器线圈上并联有一只为感应电流提供释放回路的续流二极管V3。

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