智能两线制射频导纳物位变送器的研制.pdf

中文摘 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 V , 、 I x ，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 、 9 0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 -2 0 m A 电流 信 号的传 输 ， 同 时 可 以通 过 R S 4 8 5或 R S 2 3 2接 口同上位机 进 行通 讯 ，实 现分 布 式监 控 系统 设 计 一 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 - 2 0 m A 模 拟信 号 传 输 和 数 字 信 号 通讯能 力 。

关键词 :物位测量、两线制 变送器、射频导纳、相敏检波A B S T R A C TL e v e l i s a n i mp o r t a n t i n s p e c t e d p a r a me t e r f o r ma t e r i a l c o n s u mi n ga n d o u t p u t c o u n t i n g a s w e l l a s g u a r a n t e e . o f c o n t i n u o u s l y p r o d u c i n ga n d s a f e t y o f e q u i p me n t s . Wi t h i t s c o n s t r u c t i o n s i m p l y , w o r k i n g d e p e n d a b i l i t y , s u p p o r t i n gc o n v e n i e n c e , t h e t r a d i t i o n a l l e v e l i n s t r u me n t wi t h c a p a c i t a n c e , i s v e r yi m p o r t a n t i n l e v e l f i e l d . Ho w e v e r , t h e s t i c k y a n d c o n d u c t i v e ma t e r i a lw i l l s t i c k o n t h e o u t s i d e s u r f a c e o f t h e p r o b e i n s u l a t i o n i n t h e l e v e lm e a s u r i n g , w h i c h i s c a l l e d c o a t i n g . T h e c o a t i n g w i l l r e s u l t i n f a l s e l e v e l a n d l o w a c c u r a c y . T h e r e f o r e , i t i s i m p o r t a n t t o e l i m i n a t e t h ee r r o r f r o m c o a t i n g i n t h e l e v e l me a s u r i n g . T h i s p a p e r d e v e l o p s t h e R F ( r a d i o f r e q u e n c y ) a d m i t t a n c e l e v e lm e a s u r i n g t h e o r y , w h i c h i s b a s e d o n ' t h e a d v a n t a g e s a n d t h e d i s a d v a n t a g e s o f t h e t r a d i t i o n a l c a p a c i t a n c e l e v e l me a s u r i n g . RFa d m i t t a n c e l e v e l m e a s u r i n g p r i n c i p l e i s d i s c u s s e d i n d e t a i l , a n d a np r i n c i p l e o f t h e r e s i s t i v e a n d c a p a c i t i v e c o m p o n e n t s o # t h e c o a t i n gw i t h e q u a l i mp e d a n c e i s d e d u c e d o u t . ^c o n c l u s i o n i s d e d u c e d o u t , w h i c h i s “ f o r t h e v e c t o r o f V s a n d I =t h a t h a v e a l r e a d y s e t t l e d me a s u r e , o n l y t h e i r P o i n t o f d e p a r t u r e i s s a m e a l i k e , t h e p l u r a l r e s i s t a n c e f o r t e s t t o f i n d o u t i n g o n l y b em e a s u r e d b y t h e i r r a n g e a n d p h a s e , wi t h o t h e r f a c t o r i r r e l e v a n t “ . An d t h i s i s t h e p r e mi s e o f d e s i g n i n g l e v e l t r a n s m i t t e r a p p l i e d R Fa d m i t t a n c e l e v e l m e . a s u r i n g p r i n c i p l e . T h e m e t h o d o f e l i mi n a t i n g t h e c o a t i n g ' s e f f e c t a n d g e t t i n g t h e t r u e l e v e l i s g i v e n . F i n a l l y , t h e d e s i g n o f h a r d - wa r e c i r c u i t , a n d s o f t w a r e f o r g e t t i n g t h et r u e l e v e l wi t h t wo w i r e RF a d mi t t a n c e l e v e l i n t e l l i g e n t t r a n s mi t t e r i s d e s c r ib e d i n d e t a i l , p a r t ic u l a r l y t h e t u r i n g p o w e r c i r c u i t , t h e s q u a r ew a v e c i r c u i t o f f i x e d p h a s e o f 9 0 d e g r e e s a n d p h a s e s e n s i t i v ed et e c t i on ci r c ui t .I n a d d i t i o n , t w o wi r e R F a d mi t t a n c e l e v e l i n t e l l i g e n t t r a n s mi t t e r c a nn o t o n l y d e l i v e r 4 一2 0 mA c u r r e n t s i g n a l , b u t a l s o c o mmu n i c a t e w i t ht h e u p p e r c o m p u t e r w i t h R S 4 8 5 o r R S 2 3 2 , w h i c h r e a l i z e s t h ed i s t r i b u t e c o n t r o l s y s t e m.h e t e c h n o l o g y o f s i n g l e 一 c h i p m i c r o c o m p u t e r i s a d o p t e d i n t h i sV s t e m, w h i c h e n h a n c e s t h e t r a n s mi t t e r ' s p r e c i s i o n a n d s t r e n g t h e n s1 e i n t e l l i g e n c e a n d a u t o ma t i o n o f t h e t r a n s mi t t e r . h e r e a r e t h e f o l l o w i n g c r e a t i v e p o i n t s i n t h i s p a p e r . T h e a d v a n t a g et f o r e i g n R F c a p a c i t a n c e l e v e l t r a n s m i t t e r i s a b s o r b 。