射频导钠工作原理
射频导纳物位控制技术是一种从电容式物位控制技术发展起来的,防挂料(传感器粘附之物料称为挂料)性能更好、工作更可靠、测量更准确、适用性更广的物位控制技术,“射频导纳”中“导纳”的含义为电学中阻抗的倒数,它由阻性成份、容性成份、感性成份综合而成,而“射频”即高频,所以射频导纳技术可以理解为用高频电流测量导纳的方法。
点位射频导纳技术与电容技术的重要区别是采用了三端技术和测量参量的多样性。电路单元中心端测量信号与同轴电缆中心线连接,然后连接到传感器中心端上。同时同轴电缆屏蔽层悬浮在一个幅度非常小又非常稳定的,但与测量信号等电位、同相位、同频率、但又没有直接电气关系即互相隔离的电平上,其效果相当于,测量信号经过一个增益为“1”、驱动能力很强的同相放大器,输出与同轴电缆屏蔽层相连,然后再连到传感器的屏蔽层上。地线是电缆中另一条独立的导线。由于同轴电缆的中心线与外层屏蔽存在上述关系,所以二者之间没有电位差,也就没有电流流过,即没有电流从中心线漏出来,相当于二者之间没有电容或电容等于零。因此电缆的温度效应,安装电容等也就不会产生影响。
对于传感器上的挂料影响问题,采用一种新的传感器结构,五层同心结构,传感器结构:最里层是中心探杆,中间是屏蔽层,最外面是接地的安装螺纹,用绝缘层将其分别隔离起来。与同轴电缆的情况是一样的,中心探杆与屏蔽层之间没有电势差,即使传感器上挂料阻抗较小,也不会有电流流过,电子仪器测量的仅仅是从传感器中心到对面罐壁(地)的电流,因为屏蔽层能阻碍电流沿传感器返回流向容器壁,因而对地电流只能经传感器末端通过被测物料到对面容器壁。即
U中心探杆=U屏蔽层 ,
I中心探杆对屏蔽层=(U中心探杆-U屏蔽层)×YL=0。虽然屏蔽层与容器壁之间存在电势差,两者之间有电流流过,但该电流不被测量,不影响测量结果。这样就将测量端保护起来,不受挂料的影响。只有容器中的物料确实上升接触到中心探杆时,通过被测物料,中心探杆与地之间才能形成被测电流,仪器检测到该电流,产生有效输出信号。
射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量,尤其是电阻参量,使得仪表测量信号信噪比上升,大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性;测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。
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射频导纳与电容式物位技术的区别
高频正弦振荡器输出一个稳定的测量信号源,利用电桥原理,以精确测量安装在待测容器中的传感器上的导纳,在直接作用模式下,仪表的输出随物位的升高而增加。
射频导纳技术与传统电容技术的区别在于测量参量的多样性、驱动三端屏蔽技术和增加的两个重要的电路,这些是根据在实践中的宝贵经验改进而成的。上述技术不但解决了连接电缆屏蔽和温漂问题,也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。所增加的两个电路是高精度振荡器驱动器和交流鉴相采样器。
对一个强导电性物料的容器,由于物料是导电的,接地点可以被认为在探头绝缘层的表面,对变送器探头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。
射频导纳技术由于引入了除电容以外的测量参量,尤其是电阻参量,使得仪表测量信号信噪比上升,大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性;测量参量的多样性也有力地拓展了仪表的可靠应用领域。
第一个问题是物料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驱动器,使消耗的能量得到补充,因而会稳定加在探头的振荡电压。
第二个问题是对于导电物料,探头绝缘层表面的接地点覆盖了整个物料及挂料区,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。但任何物料都不完全导电的。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和容抗数值相等,因此用交流鉴相采样器可以分别测量电容和电阻。测得的总电容相当于C物位+C挂料,再减去与C挂料相等的电阻R,就可以获得物位真实值,从而排除挂料的影响。即 C测量=C物位+C挂料 C物位=C测量-C挂料 =C测量-R
射频导纳完全可以取代电容.对于开关,射频导纳与电容的区别比较明显,电容探头是两极,导纳探头是三个电极,在测量极和地之间增加了一个屏蔽保护极.相应电路也是如此,增加的屏蔽保护极起抗挂料作用.所以从外观上就可以区别电容和导纳.对于开关来说,从探头到电路都有特殊设计,所以开关导纳比电容抗挂料会有很大提高。对于连续量,导纳和电容的探头是一样的,所以从外观是区分不出来的.两者的主要区别在于电路,导纳增加了两块电路,振荡驱动和交流采样电路.导纳在电路上的改进来实现防挂料和稳定性的提高。
射频导纳料位计在物位控制产品中现排名第一
射频导纳中导纳的含义电学中阻抗的倒数,它由电阻性成分,电感性成分终和而成,采用两端或三端传感器和同相驱动电路,而射频即高频无线电波谱,所以射频导纳可以理解为用无线波测量导纳.射频导纳技术与电容技术重要区别是在电路中采用了防挂料技术,射频导纳物位计因采用这项先进技术配以先进的电路,使仪表在测量时具有独特的优点:因为射频导纳式物位开关安装简单,无可动件,可靠性高,维修量小,防挂料,彻底排除了传感探杆因挂料引起的误动作,稳定性高不受环境温度变化影响,调试方便,安装后免维护.即使在极端恶劣的条件下也能可靠工作.其标准的单刀双掷继电器接点可实现对液体和固体物位的报警和控制.
射频导纳物位控制器,可对物料进行控制或上下限报警,适用于高温高压强腐蚀的恶劣环境。是数字式智能物位控制产品,采用数字测量处理显示,采用数字化现场标定,按键数字化调节精度高操作方便零点和动作点在测量范围内自动可调。可实现精确定量标定。
□技术参数 l 供电电源:AC 185V~256V·2W或DC 15V~30V·2W l
输出:双刀双掷继电器开关信号(可现场设定高位动作或低位动作) l 触点容量:AC 220V 5A无感,3A有感 l 灵敏度:0.3PF
l 重复性:导电物料1.6mm,绝缘物料50mm l 负载电阻:中心端到地150Ω,中心端到屏蔽250Ω,屏蔽端到地250Ω l
环境温度:-40℃~+70℃ l 探头材料:1Cr18Ni9Ti l 探头长度:500mm(标准) l
过程连接:3/4NPT螺纹安装(标准),或选用法兰安装 l 外壳防护:符合IP66防护标准 l 防爆等级:ExdⅡBT4
注:特殊型,可特制。