有关射频导纳料位计原理,传统的电容式物位传感器无法消除电极挂料对测量的影响,特别是在对粘性导电物料进行测量时,误差极其严重,大大限制了电容式物位计的使用和发展。在一个充满粘性导电物料的容器中,安装一个测量电极,测量电极上有绝缘层。此时,容器中存在一个物料电容,由于导电物料的截面很大,可以认为被测物料在检测电路中的电阻为零。由于此电容的两极分别为电极极芯和导电物料,由前述电容式物位计的工作原理可知,此时测量电容与物料高度成正比。然而,这种电容式物位测量原理存在一个严重的缺点,当物位由高位降低到低位时,探头上可能会留有粘附层(即挂料),产生虚假的物位,给测量带来误差。
由于挂料的横截面积较小,挂料的等效电阻较大,挂料可以看作由许多微小的电阻和电容组成。从数学上可以证明,只要粘附层足够长,粘附层的电阻和电容具有相同的阻抗,这就是射频导纳料位计原理。将测量电极上带有粘附层的容器的外壁接地,在测量电极和地之间加一高频激励信号,在测量电极和地之间没有直流通路,因此,对电流进行测量,可得到储罐实际的料位。
射频导纳测量系统如何实现?
标准正弦信号发生电路发出100 kHz的射频信号,经滤波电路将干扰成分滤掉,获得较纯净的100 kHz的射频信号,电容驱动电路用于提高物位的测量范围。变压器电桥测量电路将物位信号转化为电压信号。测量的电压信号分成2路,包含物位信息和挂料信息的测量信号;提供采样时刻的同步信号。同步信号经过处理,给出采样时刻,在该时刻对测量信号进行采样,即可获得纯净的物位信号,从而消除电极挂料的影响。检测到的物位信号经过低通滤波电路,消除一些干扰,然后送入微机系统进行A/D转换、数据处理,并通过显示电路显示实际物位。实际物位与设定的物位上下限值进行比较,给出越限报警信号。用户可以通过键盘输入命令信号,对系统进行自校准,提高测量度。