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射頻導(dǎo)納物位計(jì)^[1]的概述測(cè)量原理

  

射頻導(dǎo)納物位計(jì)

射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來(lái)的、防掛料、更可靠、更準(zhǔn)確、適用性更廣的新型物位控制技術(shù)，是電容式物位技術(shù)的升級(jí)。所謂射頻導(dǎo)納，導(dǎo)納的含義為電學(xué)中阻抗的倒數(shù)，它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成，而射頻即高頻無(wú)線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無(wú)線電波測(cè)量導(dǎo)納。儀表工作時(shí)，儀表的傳感器與灌壁及被測(cè)介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時(shí)，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測(cè)量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)物位測(cè)量。

　　對(duì)于連續(xù)測(cè)量，射頻導(dǎo)納技術(shù)與傳統(tǒng)電容技術(shù)的區(qū)別除了上述講過(guò)的以外，還增加了兩個(gè)很重要的電路，這是根據(jù)導(dǎo)電掛料實(shí)踐中的一個(gè)很重要的發(fā)現(xiàn)改進(jìn)而成的。上述技術(shù)在這時(shí)同樣解決了連接電纜問(wèn)題，也解決了垂直安裝的傳感器根部掛料問(wèn)題。鎖增加的兩個(gè)電路是振蕩器緩沖器和交流變換斬波器驅(qū)動(dòng)器。

　　對(duì)一個(gè)強(qiáng)導(dǎo)電性被測(cè)介質(zhì)的容器，由于被測(cè)介質(zhì)是導(dǎo)電的，接地點(diǎn)可以被認(rèn)為在探頭絕緣層的表面，對(duì)變送器來(lái)說(shuō)僅表現(xiàn)為一個(gè)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(fù)阻抗，從而引起兩個(gè)問(wèn)題。

　　*個(gè)問(wèn)題是液位本身對(duì)探頭相當(dāng)于一個(gè)電容，它不消耗變送器的能量，（純電容不耗能）。但掛料對(duì)探頭等效電路中含有電阻，則掛料的阻抗會(huì)消耗能量，從而將振蕩器電壓拉下來(lái)，導(dǎo)致橋路輸出改變，產(chǎn)生測(cè)量誤差。我們?cè)谡袷幤髋c電橋之間增加了一個(gè)緩沖放大器，使消耗的能量得到補(bǔ)充，因而不會(huì)降低加在探頭的振蕩電壓。

　　第二個(gè)問(wèn)題是對(duì)于導(dǎo)電被測(cè)介質(zhì)，探頭絕緣層表面的接地點(diǎn)覆蓋了整個(gè)被測(cè)介質(zhì)及掛料區(qū)，使有效測(cè)量電容擴(kuò)展到掛料的頂端。這樣便產(chǎn)生掛料誤差，且導(dǎo)電性越強(qiáng)誤差越大。但任何被測(cè)介質(zhì)都不是*導(dǎo)電的。從電學(xué)角度來(lái)看，掛料層相當(dāng)于一個(gè)電阻，傳感元件被掛料覆蓋的部分相當(dāng)于一條由無(wú)數(shù)個(gè)無(wú)窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。根據(jù)數(shù)學(xué)理論，如果掛料足夠長(zhǎng)，則掛料的電容和電阻部分的阻抗相等。因此根據(jù)對(duì)掛料阻抗所產(chǎn)生的誤差研究，又增加一個(gè)交流驅(qū)動(dòng)器電路。該電路與交流變換器或同步檢測(cè)器一起就可以分別測(cè)量電容和電阻。由于掛料的阻抗和容抗相等，則測(cè)得的總電容相當(dāng)于C+C掛料，再減去與C 掛料相等的電阻R，就可以實(shí)際測(cè)量真實(shí)值，從而排除掛料的影響。

　　即C測(cè)量=C+C掛料

　　C=C測(cè)量—C掛料

　　=C測(cè)量— R

　　這些，多參量的測(cè)量，是必須得基礎(chǔ)，交流鑒相采樣器是實(shí)現(xiàn)的手段。由于使用了上述三項(xiàng)技術(shù)，使得射頻導(dǎo)納技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中展現(xiàn)出非凡的生命力。

特點(diǎn)

　　通用性強(qiáng)：可測(cè)量液位及料位，可滿足不同溫度、壓力、介質(zhì)的測(cè)量要求，并可應(yīng)用于腐蝕、沖擊等惡劣場(chǎng)合

　　防掛料 ：*的電路設(shè)計(jì)和傳感器結(jié)構(gòu)，使其測(cè)量可以不受傳感器掛料影響，無(wú)需定期清潔，避免誤測(cè)量。

　　免維護(hù) ：測(cè)量過(guò)程無(wú)可動(dòng)部件，不存在機(jī)械部件損壞問(wèn)題，無(wú)須維護(hù)。

　　抗干擾 ：接觸式測(cè)量，抗干擾能力強(qiáng)，可克服蒸汽、泡沫及攪拌對(duì)測(cè)量的影響。

　　準(zhǔn)確可靠：測(cè)量量多樣化，使測(cè)量更加準(zhǔn)確，澤良不受環(huán)境變化影響，穩(wěn)定性高，使用壽命長(zhǎng)。

射頻導(dǎo)納物位計(jì)的典型應(yīng)用

　　導(dǎo)電、絕緣液體………………………化工、油田、水及污水處理

　　導(dǎo)電、絕緣漿體………………………造紙、制藥、水及污水處理

　　粉末：灰、粉…………………………電廠、冶金、水泥

　　顆粒：煤、糧食………………………電廠、冶金、糧食

　　界面：不同兩種液體…………………油田、化工射頻導(dǎo)納物位計(jì)的性能指標(biāo)

　　技術(shù)參數(shù) 測(cè)量精度 重復(fù)性 導(dǎo)電介質(zhì)<2mm 非導(dǎo)電介質(zhì)<50mm

　　溫度范圍 介質(zhì)溫度 —200℃∽+800℃（選擇相應(yīng)的傳感器探頭）

　　環(huán)境溫度 —40℃∽+60℃ 儲(chǔ)存溫度 —40℃∽+60℃

　　響應(yīng)時(shí)間 0.3s或0∽20s連續(xù)可調(diào)

　　靈敏度 優(yōu)于0.3PF

　　溫度影響 每10℃±0.05PF

　　信號(hào)輸出 DPDT繼電器輸出，兩組常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)容量：AC200V DC24V

　　供電電源 220V AC或24V DC

　　功耗 4W

　　防護(hù)等級(jí) IP66

　　過(guò)程連接 外螺紋G3/4″、G1″

　　法蘭式GB-9123-2000 DN50 PN0.6MPa

　　傳感器電極 加長(zhǎng)桿式zui長(zhǎng)3m,zui短0.4m,材質(zhì)不銹鋼304+PTFE 塑料、陶瓷，或約定的其它要求。

　　纜式zui長(zhǎng)35m，zui短0.5m，材質(zhì)不銹鋼304+PTFE塑料或約定的其它要求。

　　保護(hù)電極 標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度100mm或300mm材質(zhì)不銹鋼304+PTFE塑料、陶瓷或約定的其它要求。

　　外殼 A型塑料PBTP

　　B 型壓鑄鋁、環(huán)氧樹(shù)脂噴涂

　　電纜引入孔 M20x1.5 帶塑料電纜密封套

　　隔爆標(biāo)準(zhǔn) ExdIICT5　

　　MAT700系列射頻導(dǎo)納物位開(kāi)關(guān)傳感器選型

外形結(jié)構(gòu)

　　•電子部件外殼A型 塑料PBTP

　　•電子部件外殼B 型 壓鑄鋁•傳感器探頭B型不銹鋼加長(zhǎng)桿式

　　•傳感器探頭C 型鋼纜式

　　zui長(zhǎng)3M zui短0.4M zui長(zhǎng)35Mzui短0.5M

　　•保護(hù)電極探頭 標(biāo)準(zhǔn)100mm或300mm

　　•保護(hù)電極探頭 標(biāo)準(zhǔn)100mm或300mm

傳感器元件安裝

　　傳感元件（探頭）的安裝位置通常是由容器的開(kāi)孔位置所決定，但不可將其安裝在進(jìn)料流中，當(dāng)容器內(nèi)部無(wú)適當(dāng)位置時(shí)，可考慮使用外側(cè)臂或量筒安裝。

　　傳感器側(cè)壁安裝時(shí)，保護(hù)電極應(yīng)進(jìn)入容器內(nèi)穿過(guò)側(cè)壁掛料，所以選型時(shí)請(qǐng)注意保護(hù)電極長(zhǎng)度。

　　為使設(shè)備正常，準(zhǔn)確工作，請(qǐng)按下列步驟進(jìn)行安裝：

　　A.在用絕緣傳感器的場(chǎng)合，安裝必須非常仔細(xì)，因?yàn)樵谶@種情況下，有可能損壞探頭的絕緣層，尤其是那種薄電容式探頭。

　　B.傳感元件的安裝不能使之處于填充嘴或槽的直接物料流進(jìn)的地方。若無(wú)法做到這一點(diǎn)，則要在探頭與填充間加裝隔板。

　　C.不要拆開(kāi)傳感器或松開(kāi)安裝密封蓋。

　　D.用扳手的平面部分?jǐn)Q緊傳感元件。

　　E.探頭安裝時(shí)屏蔽層一定要穿過(guò)罐壁。

　　小心：

　　探頭或儀器機(jī)殼不要采用單組分常溫硫化密封劑，該物質(zhì)經(jīng)常含有乙酸，將會(huì)腐蝕電路元件。應(yīng)采用特殊的雙組分密封劑（非腐蝕性），請(qǐng)向廠家咨詢究竟采用何種雙組分密封劑。

射頻導(dǎo)納物位計(jì)的調(diào)試

靈敏度調(diào)試

　　電位器W1為靈敏度調(diào)節(jié)電位器：LED雙色顯示燈在無(wú)料狀態(tài)綠燈亮，有料狀態(tài)紅燈亮。儀

　　表通電后，在物位低于設(shè)定值時(shí)綠燈亮，此時(shí)順時(shí)針緩慢調(diào)節(jié)電位器W1至剛好紅燈亮，然后反時(shí)針調(diào)3圈（對(duì)非導(dǎo)電物料0.5～3圈，導(dǎo)電物料5～7圈）且綠燈亮（隨著紅綠燈顯示狀態(tài)的變化輸出繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)也應(yīng)隨之改變）。應(yīng)根據(jù)不同介質(zhì)傳感器的測(cè)量部分被物料覆蓋應(yīng)在75mm左右。

射頻導(dǎo)納物位計(jì)的幾種常見(jiàn)型號(hào)

　　LB1100 標(biāo)準(zhǔn)型　LB1200 高溫型　LB1300 超高溫型　LB1400 分離型　LB1500 鋼索型　LB1600 平板型

射頻導(dǎo)納物位計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)合

　　射頻導(dǎo)納物位計(jì)^[2]的原理確定了它的功能和適用范圍。射頻導(dǎo)納物位計(jì)應(yīng)用廣泛，幾種典型場(chǎng)合如下：化學(xué)藥品 塑料 薄膜； 飼料/谷物 橡膠 藥品；液體 廢水 沙子；食品 泥漿 水泥；粉狀體 涂料/衣料 煤；顆粒狀固體 油 紙漿。