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智能两线制射频导纳物位变送器的研制

王芯  
【摘要】:物位不仅是物料消耗量或产量计量的参数,也是保证连续生产和设备安全的重要参数。 传统的电容式物位测量仪表以其结构简单、工作可靠、维护方便的优点在物位测量领域中占有重要的地位。然而,在进行导电粘性物料的物位测量时,粘性物料会粘附在传感电极的绝缘层上,形成挂料,造成虚假物位,使测量精度下降。如何消除挂料对物位测量的影响,是本课题要解决的问题。 本文在对传统的电容式物位测量原理和缺点论述的基础上,提出了射频导纳原理测量物位的优异性,对射频导纳测量原理进行了详细论述及推导,即推导出了挂料层的等效容抗与等效阻抗相等这一重要原理。 接着推导出“对于已定的矢量 、 ,只要它们的原点相同,所测出的复阻抗仅由两矢量的幅值及它们的相位差决定,与其它因素无关”这一结论,这是应用射频导纳原理设计物位变送器的前提。给出了消除挂料影响、测量真实物位的方法。 最后详细论述了两线制射频导纳式智能物位变送器实现真实物位测量的电路设计、元器件选型及程序设计,尤其对电源调理电路、90度固定相位差方波发生电路、正弦波发生电路、相敏检波电路进行了重点论述。 此外,该两线制射频导纳式智能物位变送器不仅可以实现4~20mA电流信号的传输,同时可以通过RS485或RS232接口同上位机进行通讯,实现分布式监控系统。 设计中采用了单片机技术,提高了变送器的测量精度,使变送器功能更强,更具智能化、自动化。 本研究课题的创新点在于:吸取国外先进的射频导纳物位变送器的优点,采用了一系列先进的电路设计方法,和软件算法,创造出我国目前水平最高的智能两线制射频导纳物位变送器,实现了真实料位的测量并同时具有4~20mA模拟信号传输和数字信号通讯能力。


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