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射頻導納物位計 測量原理

2018/02/13

  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。所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。

  第一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。

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