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射頻導納物位計^[1]的概述測量原理

  

射頻導納物位計

射頻導納是一種從電容式發展起來的、防掛料、更可靠、更準確、適用性更廣的新型物位控制技術，是電容式物位技術的升級。所謂射頻導納，導納的含義為電學中阻抗的倒數，它由電阻性成分、電容性成分、感性成分綜合而成，而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導納可以理解為用高頻無線電波測量導納。儀表工作時，儀表的傳感器與灌壁及被測介質形成導納值，物位變化時，導納值相應變化，電路單元將測量導納值轉換成物位信號輸出，實現物位測量。

　　對于連續測量，射頻導納技術與傳統電容技術的區別除了上述講過的以外，還增加了兩個很重要的電路，這是根據導電掛料實踐中的一個很重要的發現改進而成的。上述技術在這時同樣解決了連接電纜問題，也解決了垂直安裝的傳感器根部掛料問題。鎖增加的兩個電路是振蕩器緩沖器和交流變換斬波器驅動器。

　　對一個強導電性被測介質的容器，由于被測介質是導電的，接地點可以被認為在探頭絕緣層的表面，對變送器來說僅表現為一個純電容。隨著容器排料，探桿上產生掛料，而掛料是具有阻抗的。這樣以前的純電容現在變成了由電容和電阻組成的復阻抗，從而引起兩個問題。

　　*個問題是液位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，產生測量誤差。我們在振蕩器與電橋之間增加了一個緩沖放大器，使消耗的能量得到補充，因而不會降低加在探頭的振蕩電壓。

　　第二個問題是對于導電被測介質，探頭絕緣層表面的接地點覆蓋了整個被測介質及掛料區，使有效測量電容擴展到掛料的頂端。這樣便產生掛料誤差，且導電性越強誤差越大。但任何被測介質都不是*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個無窮小的電容和電阻元件組成的傳輸線。根據數學理論，如果掛料足夠長，則掛料的電容和電阻部分的阻抗相等。因此根據對掛料阻抗所產生的誤差研究，又增加一個交流驅動器電路。該電路與交流變換器或同步檢測器一起就可以分別測量電容和電阻。由于掛料的阻抗和容抗相等，則測得的總電容相當于C+C掛料，再減去與C 掛料相等的電阻R，就可以實際測量真實值，從而排除掛料的影響。

　　即C測量=C+C掛料

　　C=C測量—C掛料

　　=C測量— R

　　這些，多參量的測量，是必須得基礎，交流鑒相采樣器是實現的手段。由于使用了上述三項技術，使得射頻導納技術在現場應用中展現出非凡的生命力。

特點

　　通用性強：可測量液位及料位，可滿足不同溫度、壓力、介質的測量要求，并可應用于腐蝕、沖擊等惡劣場合

　　防掛料 ：*的電路設計和傳感器結構，使其測量可以不受傳感器掛料影響，無需定期清潔，避免誤測量。

　　免維護 ：測量過程無可動部件，不存在機械部件損壞問題，無須維護。

　　抗干擾 ：接觸式測量，抗干擾能力強，可克服蒸汽、泡沫及攪拌對測量的影響。

　　準確可靠：測量量多樣化，使測量更加準確，澤良不受環境變化影響，穩定性高，使用壽命長。

射頻導納物位計的典型應用

　　導電、絕緣液體………………………化工、油田、水及污水處理

　　導電、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、化工射頻導納物位計的性能指標

　　技術參數 測量精度 重復性 導電介質<2mm 非導電介質<50mm

　　溫度范圍 介質溫度 —200℃∽+800℃（選擇相應的傳感器探頭）

　　環境溫度 —40℃∽+60℃ 儲存溫度 —40℃∽+60℃

　　響應時間 0.3s或0∽20s連續可調

　　靈敏度 優于0.3PF

　　溫度影響 每10℃±0.05PF

　　信號輸出 DPDT繼電器輸出，兩組常開、常閉觸點，觸點容量：AC200V DC24V

　　供電電源 220V AC或24V DC

　　功耗 4W

　　防護等級 IP66

　　過程連接 外螺紋G3/4″、G1″

　　法蘭式GB-9123-2000 DN50 PN0.6MPa

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

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

　　保護電極 標準長度100mm或300mm材質不銹鋼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、環氧樹脂噴涂

　　電纜引入孔 M20x1.5 帶塑料電纜密封套

　　隔爆標準 ExdIICT5　

　　MAT700系列射頻導納物位開關傳感器選型

外形結構

　　•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型不銹鋼加長桿式

　　•傳感器探頭C 型鋼纜式

　　zui長3M zui短0.4M zui長35Mzui短0.5M

　　•保護電極探頭 標準100mm或300mm

　　•保護電極探頭 標準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孔位置所決定，但不可將其安裝在進料流中，當容器內部無適當位置時，可考慮使用外側臂或量筒安裝。

　　傳感器側壁安裝時，保護電極應進入容器內穿過側壁掛料，所以選型時請注意保護電極長度。

　　為使設備正常，準確工作，請按下列步驟進行安裝：

　　A.在用絕緣傳感器的場合，安裝必須非常仔細，因為在這種情況下，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的地方。若無法做到這一點，則要在探頭與填充間加裝隔板。

　　C.不要拆開傳感器或松開安裝密封蓋。

　　D.用扳手的平面部分擰緊傳感元件。

　　E.探頭安裝時屏蔽層一定要穿過罐壁。

　　小心：

　　探頭或儀器機殼不要采用單組分常溫硫化密封劑，該物質經常含有乙酸，將會腐蝕電路元件。應采用特殊的雙組分密封劑（非腐蝕性），請向廠家咨詢究竟采用何種雙組分密封劑。

射頻導納物位計的調試

靈敏度調試

　　電位器W1為靈敏度調節電位器：LED雙色顯示燈在無料狀態綠燈亮，有料狀態紅燈亮。儀

　　表通電后，在物位低于設定值時綠燈亮，此時順時針緩慢調節電位器W1至剛好紅燈亮，然后反時針調3圈（對非導電物料0.5～3圈，導電物料5～7圈）且綠燈亮（隨著紅綠燈顯示狀態的變化輸出繼電器的觸點狀態也應隨之改變）。應根據不同介質傳感器的測量部分被物料覆蓋應在75mm左右。

射頻導納物位計的幾種常見型號

　　LB1100 標準型　LB1200 高溫型　LB1300 超高溫型　LB1400 分離型　LB1500 鋼索型　LB1600 平板型

射頻導納物位計的應用場合

　　射頻導納物位計^[2]的原理確定了它的功能和適用范圍。射頻導納物位計應用廣泛，幾種典型場合如下：化學藥品 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。