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射頻導納料位開關的原理(轉)
2022-11-14
射頻導納物位計,是一種從電容式物位控制技術發(fā)展起來的,防掛料、更可靠、更準確、適用性更廣的物位控制技術,“射頻導納”中“導納”的含義為電學中阻抗的倒數(shù),它由阻性成分、容性成分、感性成分綜合而成,而“射頻”即高頻,所以射頻導納技術可以理解為用高頻測量導納。高頻正弦振蕩器輸出一個穩(wěn)定的測量信號源,利用電橋原理,以精確測量安裝在待測容器中的傳感器上的導納,在直接作用模式下,儀表的輸出隨物位的升高而增加。

  射頻導納技術與傳統(tǒng)電容技術的區(qū)別在于測量參量的多樣性、驅動三端屏蔽技術和增加的兩個重要的電路,這些是根據(jù)在實踐中的寶貴經(jīng)驗改進而成的。上述技術不但解決了連接電纜屏蔽和溫漂問題,也解決了垂直安裝的傳感器根部掛料問題。所增加的兩個電路是高精度振蕩器驅動器和交流鑒相采樣器。



  對一個強導電性物料的容器,由于物料是導電的,接地點可以被認為在探頭絕緣層的表面,對變送器探頭來說僅表現(xiàn)為一個純電容,隨著容器排料,探桿上產(chǎn)生掛料,而掛料是具有阻抗的。這樣以前的純電容現(xiàn)在變成了由電容和電阻組成的復阻抗,從而引起兩個問題。



  射頻導納技術由于引入了除電容以外的測量參量,尤其是電阻參量,使得儀表測量信號信噪比上升,大幅度地提高了儀表的分辨力、準確性和可靠性;測量參量的多樣性也有力地拓展了儀表的可靠應用領域。



  第一個問題是物料本身對探頭相當于一個電容,它不消耗變送器的能量,(純電容不耗能),但掛料對探頭等效電路中含有電阻,則掛料的阻抗會消耗能量,從而將振蕩器電壓拉下來,導致橋路輸出改變,產(chǎn)生測量誤差。我們在振蕩器與電橋之間增加了一個驅動器,使消耗的能量得到補充,因而會穩(wěn)定加在探頭的振蕩電壓。



  第二個問題是對于導電物料,探頭絕緣層表面的接地點覆蓋了整個物料及掛料區(qū),使有效測量電容擴展到掛料的頂端,這樣便產(chǎn)生掛料誤差,且導電性越強誤差越大。但任何物料都不完全導電的。從電學角度來看,掛料層相當于一個電阻,傳感元件被掛料覆蓋的部分相當于一條由無數(shù)個無窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。根據(jù)數(shù)學理論,如果掛料足夠長,則掛料的電容和電阻部分的阻抗和容抗數(shù)值相等,因此用交流鑒相采樣器可以分別測量電容和電阻。測得的總電容相當于C物位+C掛料,再減去與C掛料相等的電阻R,就可以獲得物位真實值,從而排除掛料的影響。即C測量=C物位+C掛料C物位=C測量-C掛料=C測量-R



  這些多參量的測量,是測量的基礎,交流鑒相采樣器是實現(xiàn)的手段。由于使用了上述三項技術,使得射頻導納技術在現(xiàn)場應用中展現(xiàn)出非凡的生命力,是目前世界上頂尖的料,液位測量儀表。


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