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波恩儀器射頻導(dǎo)納物位計(jì)的測量原理

射頻導(dǎo)納是一種從電容式發(fā)展起來的、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。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，而射頻即高頻無線電波譜，所以射頻導(dǎo)納可以理解為用高頻無線電波測量導(dǎo)納。儀表工作時，儀表的傳感器與灌壁及被測介質(zhì)形成導(dǎo)納值，物位變化時，導(dǎo)納值相應(yīng)變化，電路單元將測量導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號輸出，實(shí)現(xiàn)物位測量。
　　對于連續(xù)測量，射頻導(dǎo)納技術(shù)與傳統(tǒng)電容技術(shù)的區(qū)別除了上述講過的以外，還增加了兩個很重要的電路，這是根據(jù)導(dǎo)電掛料實(shí)踐中的一個很重要的發(fā)現(xiàn)改進(jìn)而成的。上述技術(shù)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(qū)動器。
　　對一個強(qiáng)導(dǎo)電性被測介質(zhì)的容器，由于被測介質(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，對變送器來說僅表現(xiàn)為一個純電容。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，從而引起兩個問題。

工作原理

電容測量是一種廣泛適用的物位測量方法，傳感器于容器組成一個電容器的兩個電極，電容值隨容器內(nèi)物料介質(zhì)的物位改變而變化，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物位輸出信號。纜和棒有不同版本的材料可以選擇，并且有部分絕緣的纜和棒。

產(chǎn)品特點(diǎn)

射頻導(dǎo)納物位計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

● 維護(hù)簡單，價格經(jīng)濟(jì)，適用范圍廣；

● 零點(diǎn)滿度現(xiàn)場標(biāo)定，操作簡單，測量準(zhǔn)確可靠；

● 對于粉料顆粒等物料的測量效果更佳；

● 過程連接尺寸小，便于開孔安裝；

● 對于小罐體和特殊罐體的測量有了更好的適應(yīng)性；

● 測量盲區(qū)小，最大限度的增加了測量范圍；

● 可安裝于各種金屬、非金屬容器內(nèi)，對人體及環(huán)境均無傷害；

● 方向性好，尤其特殊罐體和異型罐體，傳輸損耗小，可測介質(zhì)多。

　　第一個問題是液位本身對探頭相當(dāng)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(dǎo)致橋路輸出改變，產(chǎn)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(bǔ)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(dǎo)電被測介質(zhì)，探頭絕緣層表面的接地點(diǎn)覆蓋了整個被測介質(zhì)及掛料區(qū)，使有效測量電容擴(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。但任何被測介質(zhì)都不是完全導(dǎo)電的。從電學(xué)角度來看，掛料層相當(dāng)于一個電阻，傳感元件被掛料覆蓋的部分相當(dāng)于一條由無數(shù)個無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，則掛料的電容和電阻部分的阻抗相等。因此根據(jù)對掛料阻抗所產(chǎn)生的誤差研究，又增加一個交流驅(qū)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(dāng)于C+C掛料，再減去與C掛料相等的電阻R，就可以實(shí)際測量真實(shí)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(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)場應(yīng)用中展現(xiàn)出非凡的生命力。