射频导纳的液位计概述与测量原理

2010-09-18 09:30:06来源: 21IC电子网

  射频导纳是一种从电容式发展起来的、防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的新型物位控制技术,是电容式物位技术的升级。所谓射频导纳,导纳的含义为电学中阻抗的倒数,它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成,而射频即高频无线电波谱,所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。仪表工作时,仪表的传感器与灌壁及被测介质形成导纳值,物位变化时,导纳值相应变化,电路单元将测量导纳值转换成物位信号输出,实现物位测量。

  对于连续测量,射频导纳技术与传统电容技术的区别除了上述讲过的以外,还增加了两个很重要的电路,这是根据导电挂料实践中的一个很重要的发现改进而成的。上述技术在这时同样解决了连接电缆问题,也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。锁增加的两个电路是振荡器缓冲器和交流变换斩波器驱动器。

  对一个强导电性被测介质的容器,由于被测介质是导电的,接地点可以被认为在探头绝缘层的表面,对变送器来说仅表现为一个纯电容。随着容器排料,探杆上产生挂料,而挂料是具有阻抗的。这样以前的纯电容现在变成了由电容和电阻组成的复阻抗,从而引起两个问题。

  第一个问题是液位本身对探头相当于一个电容,它不消耗变送器的能量,(纯电容不耗能)。但挂料对探头等效电路中含有电阻,则挂料的阻抗会消耗能量,从而将振荡器电压拉下来,导致桥路输出改变,产生测量误差。我们在振荡器与电桥之间增加了一个缓冲放大器,使消耗的能量得到补充,因而不会降低加在探头的振荡电压。

  第二个问题是对于导电被测介质,探头绝缘层表面的接地点覆盖了整个被测介质及挂料区,使有效测量电容扩展到挂料的顶端。这样便产生挂料误差,且导电性越强误差越大。但任何被测介质都不是完全导电的。从电学角度来看,挂料层相当于一个电阻,传感元件被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。根据数学理论,如果挂料足够长,则挂料的电容和电阻部分的阻抗相等。因此根据对挂料阻抗所产生的误差研究,又增加一个交流驱动器电路。该电路与交流变换器或同步检测器一起就可以分别测量电容和电阻。由于挂料的阻抗和容抗相等,则测得的总电容相当于C+C挂料,再减去与C挂料相等的电阻R,就可以实际测量真实值,从而排除挂料的影响。

  即C测量=C+C挂料

  C=C测量—C挂料

  =C测量—R

  这些,多参量的测量,是必须得基础,交流鉴相采样器是实现的手段。由于使用了上述三项技术,使得射频导纳技术在现场应用中展现出非凡的生命力。

关键字:射频导纳  测量  介质  液位计

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2010/0918/article_3365.html
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