專利名稱：射頻測介式料位傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種電子傳感器裝置，特別涉及一種射頻測介式料位傳感器。
背景技術：
電子式料位傳感器廣泛應用在工業(yè)自動控制領域，現(xiàn)有的電子式料位傳感器分為雷達式料位傳感器、超聲波式料位傳感器、電容式料位傳感器和射頻導納式料位傳感器。雷達式料位傳感器和超聲波式料位傳感器靠被測物體(物料)表面的反射折回波，轉換成被測物料位置信號，均屬非接觸測量。上述雷達式料位傳感器和超聲波式料位傳感器電路結構比較復雜，成本高，存在探測盲區(qū)，特別是雷達式料位傳感器測量帶粉塵狀的物料料位時，效果不理想；超聲波式料位傳感器不適合壓力容器，常用于測量液體料位。
電容式料位傳感器和射頻導納式料位傳感器的工作原理是將傳感器的探極和容器壁等效為電容器的兩個極，物料視為它們之間的介質。容器內的物料位置變化，等效于電容量的變化，將這一變化量轉換為模擬量(開關)信號輸出。射頻導納式料位傳感器在探極部件中增加了一個屏蔽層，它與探極和護套之間相互絕緣，并供以相同的射頻信號，使探極與屏蔽層之間無容性電流，探極與容器壁之間形成隔離，以防在探極上積料。
電容式料位傳感器和射頻導納式料位傳感器，其測量的特性是非線性的，測量范圍窄。由于傳感器的主機和探極之間是容性電路，因其固有電容和分布電容的存在，受電磁干擾影響大，探極部件與主機之間的連接導線，不宜過長。它對地要求嚴格，其工作地不能自成體系，需借助容器壁為地(當容器為非金屬材料時，還需設置一個輔助電極)。安裝使用時，探極部件與容器之間是機械聯(lián)接，而非電氣連接。接觸電阻會隨著時間產生變值，導致測量的基準點發(fā)生偏離，傳感器失去準確性。在高溫、低溫、潮濕環(huán)境條件下，探極的部件材料和導線中的絕緣介質及物料，也都隨著溫度發(fā)生變化，引起電路中的參數(shù)改變，雖然在傳感器中設置有補償電路，但補償效果不理想。在一個容器內安裝兩臺或多臺傳感器時，出現(xiàn)互相干擾。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有料位傳感器存在的上述問題，提供一種電路結構簡單合理，將介質變化直接變?yōu)槟M量或開關信號輸出，使測量的特性接近于線性，擴大了量程范圍；使用方便，不受探極引線過長的限制；傳感器工作地自成體系，無需另接輔助地，既適用于點測量，又能用于連續(xù)測量；具有故障診斷顯示功能，方便了巡視檢查；提高了該傳感器工作的準確性、穩(wěn)定性和可靠性。
本發(fā)明的技術解決方案為它有一個用于產生電信號的自激振蕩器，其特殊之處是自激振蕩器的輸出端通過屏蔽導線接至傳感器探頭的一個探極，傳感器探頭的另一個探極通過屏蔽導線接至電壓放大器的輸入端，電壓放大器的輸出端連至檢波和濾波器的輸入端，通過檢波和濾波器將放大的電壓信號變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，檢波濾波器的輸出端連接至電壓跟隨器的輸入端，電壓跟隨器的輸出端分為兩路，其中一路經過隔離電阻連接故障比較器的輸入端，故障比較器的輸出端連接工作狀態(tài)指示電路；另一路通過隔離電阻連接閾值比較器的輸入端，閾值比較器的輸出端連接用于在點測量時控制料位的執(zhí)行電路；或者通過校準調整電阻接至模擬量顯示單元的輸入端，用于連續(xù)測量料位并顯示測量結果，在模擬量顯示單元輸出端接有用于在連續(xù)測量時控制料位的執(zhí)行電路。
上述的射頻測介式料位傳感器，所說的自激振蕩器、電壓放大器、檢波和濾波器、電壓跟隨器、隔離電阻、故障比較器、閾值比較器和執(zhí)行電路或者自激振蕩器、電壓放大器、檢波和濾波器、電壓跟隨器、隔離電阻、故障比較器、模擬量顯示單元和執(zhí)行電路集成為一個集成電路。
上述的射頻測介式料位傳感器，所說的傳感器探頭是由螺栓或法蘭盤、設在螺栓或法蘭盤上表面的兩個探極固定管、設在螺栓或法蘭盤底部的插座、安裝在探極固定管頂部的絕緣體、安裝在絕緣體上的探極、連接在探極和插座之間的導線構成。
上述的射頻測介式料位傳感器，在探極固定管和探極之間設有絕緣介質體，以防顆粒狀物料卡塞。
本發(fā)明的優(yōu)點是將電容式和射頻導納式料位傳感器的工作原理方式“介質變化-電容量變化-變?yōu)槟M量(開關)信號輸出?！被啚椤敖橘|變化-變?yōu)槟M量(開關)信號輸出?！?，根據(jù)任何物質都具有其相應的介電常數(shù)的原理，實現(xiàn)了以簡單的電路結構，直接獲得測量的方式，使測量的特性接近于線性，擴大了量程范圍；探極引線與電容式和射頻導納式料位傳感器相比可延長百倍以上，該射頻測介式料位傳感器電路結構簡單，使用方便，便于安裝；傳感器工作地自成體系，無需另接輔助地；既適用于點測量，又能用于連續(xù)測量；具有故障診斷顯示功能，方便了巡視檢查；提高了該傳感器工作的準確性、穩(wěn)定性和可靠性。
圖面說明

圖1是本發(fā)明的電路方框圖(對應實施例1)；圖2是本發(fā)明中傳感器探頭的結構示意圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是本發(fā)明的電路方框圖(對應實施例2)。
具體實施例方式
實施例1
如圖1～圖3所示，本發(fā)明有一個用于產生電信號的自激振蕩器1(本實施例中自激振蕩器1用于產生脈沖信號)，自激振蕩器1的輸出端通過屏蔽導線11接至雙極傳感器探頭2的一個探極，所說的傳感器探頭2是由螺栓(或法蘭盤)205、設在螺栓(或法蘭盤)205上表面的兩個探極固定管203、設在螺栓(或法蘭盤)205底部的插座206、安裝在探極固定管203頂部的絕緣體202、安裝在絕緣體202上的探極201、連接在探極201和插座206之間的導線204構成，當用于顆粒狀物料測量時，在探極固定管203和探極201之間設有絕緣介質體207，以防止顆粒狀物料卡塞。傳感器探頭2的另一個探極通過屏蔽導線12接至電壓放大器3的輸入端，電壓放大器3的輸出端連至檢波和濾波器4的輸入端，所說的電壓放大器為脈沖電壓放大器，以使其放大效果更理想。通過檢波和濾波器4將放大的電壓信號變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，檢波濾波器4的輸出端連接至電壓跟隨器5的輸入端，電壓跟隨器5的輸出端分為兩路，其中一路經過隔離電阻R2連接故障比較器6的輸入端，故障比較器6的輸出端連接工作狀態(tài)指示電路7，所說的工作狀態(tài)指示電路7可由限流電阻和發(fā)光管構成；另一路通過隔離電阻R1連接閾值比較器8的輸入端，閾值比較器8的輸出端連接用于在點測量時控制料位的執(zhí)行電路9。所說的自激振蕩器1、電壓放大器3、檢波和濾波器4、電壓跟隨器5、隔離電阻R1和R2、故障比較器6、閾值比較器8和執(zhí)行電路9集成為一個集成電路。
該傳感器工作時接直流電源VCC。傳感器正常工作，容器內無物料時，自激振蕩器1的脈沖信號通過探極2之間的耦合，傳輸?shù)诫妷悍糯笃?的輸入端，該信號經過放大以及檢波、濾波后，成為直流電壓信號，這個信號又通過電壓跟隨器5到故障比較器6的輸入端，當傳感器正常工作時，通過電壓跟隨器5輸出的直流電壓信號大于故障比較器6的基準電壓預設值，工作指示電路7發(fā)光指示，表示有工作電源電壓，以及從自激振蕩器1到電壓跟隨器5和故障比較器6各電路內部以及單元之間，沒有任何電子元器件損壞，并且工作正常。反之，工作指示電路7不發(fā)光指示，表示傳感器處在故障狀態(tài)或沒有工作電源電壓。
傳感器正常工作，容器內有物料時，自激振蕩器1的脈沖信號通過傳感器探極之間的物料，傳輸?shù)诫妷悍糯笃?，該信號經過放大、檢波、慮波后，成為直流電壓信號。這個信號又經過電壓跟隨器5到閾值比較器8的輸入端，閾值比較器8設置的基準電壓根據(jù)現(xiàn)場實際情況和物料的性質而定。當物料達到傳感器探極安裝位置時，經過電壓跟隨器5輸出的直流電壓信號大于閾值比較器8的基準電壓，閾值比較器8的輸出狀態(tài)改變，輸出執(zhí)行控制信號，從而完成料位的控制。
實施例2如圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明有一個用于產生電信號的自激振蕩器1，自激振蕩器1的輸出端通過屏蔽導線11接至雙極傳感器探頭2的一個探極，所說的傳感器探頭2是由螺栓(或法蘭盤)205、設在螺栓(或法蘭盤)205上表面的兩個探極固定管203、設在螺栓(或法蘭盤)205底部的插座206、安裝在探極固定管203頂部的絕緣體202、安裝在絕緣體202上的探極201、連接在探極201和插座206之間的導線204構成，當用于顆粒狀物料測量時，在探極固定管203和探極201之間設有絕緣介質體207，以防止顆粒狀物料卡塞。傳感器探頭2的另一個探極通過屏蔽導線12接至電壓放大器3的輸入端，電壓放大器3的輸出端連至檢波和濾波器4的輸入端，所說的電壓放大器為脈沖電壓放大器，以使其放大效果更理想。通過檢波和濾波器4將放大的電壓信號變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，檢波濾波器4的輸出端連接至電壓跟隨器5的輸入端，電壓跟隨器5的輸出端分為兩路，其中一路經過隔離電阻R2連接故障比較器6的輸入端，故障比較器6的輸出端連接工作狀態(tài)指示電路7；另一路通過校準調整電阻R3接至模擬量顯示單元10輸入端，用于連續(xù)測量料位并顯示測量結果，在模擬量顯示單元10的輸出端接有執(zhí)行電路13，用于在連續(xù)測量時控制料位。所說的自激振蕩器1、電壓放大器3、檢波和濾波器4、電壓跟隨器5、隔離電阻R2、故障比較器6、模擬量顯示單元10和執(zhí)行電路13可集成為一個集成電路。
權利要求
1.一種射頻測介式料位傳感器，包括用于產生電信號的自激振蕩器(1)，其特征在于，自激振蕩器(1)的輸出端通過屏蔽導線(11)接至雙極傳感器探頭(2)的一個探極，傳感器探頭(2)的另一個探極通過屏蔽導線(12)接至電壓放大器(3)的輸入端，電壓放大器(3)的輸出端連至檢波和濾波器(4)的輸入端，通過檢波和濾波器(4)將放大的電壓信號變?yōu)橹绷麟妷盒盘?，檢波濾波器(4)的輸出端連接至電壓跟隨器(5)的輸入端，電壓跟隨器(5)的輸出端分為兩路，其中一路經過隔離電阻(R2)連接故障比較器(6)的輸入端，故障比較器(6)的輸出端連接工作狀態(tài)指示電路(7)；另一路通過隔離電阻(R1)連接閾值比較器(8)的輸入端，閾值比較器(8)的輸出端連接用于在點測量時控制料位的執(zhí)行電路(9)；或者通過校準調整電阻(R3)接至模擬量顯示單元(10)輸入端，用于連續(xù)測量料位并顯示測量結果，在模擬量顯示單元(10)輸出端接有在連續(xù)測量時用于控制料位的執(zhí)行電路(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的射頻測介式料位傳感器，其特征是所說的自激振蕩器(1)、電壓放大器(3)、檢波和濾波器(4)、電壓跟隨器(5)、隔離電阻(R1和R2)、故障比較器(6)、閾值比較器(8)和執(zhí)行電路(9)或者自激振蕩器(1)、電壓放大器(3)、檢波和濾波器(4)、電壓跟隨器(5)、隔離電阻(R2)、故障比較器(6)、模擬量顯示單元(10)和執(zhí)行電路(13)集成為一個集成電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的射頻測介式料位傳感器，其特征是所說的傳感器探頭(2)是由螺栓或法蘭盤(205)、設在螺栓或法蘭盤(205)上表面的兩個探極固定管(203)、設在螺栓或法蘭盤(205)底部的插座(206)、安裝在探極固定管(203)頂部的絕緣體(202)、安裝在絕緣體(202)上的探極(201)、連接在探極(201)和插座(206)之間的導線(204)構成。
4.根據(jù)權利要求3所述的射頻測介式料位傳感器，其特征是在探極固定管(203)和探極(201)之間設有絕緣介質體(207)。
全文摘要
一種射頻測介式料位傳感器，包括自激振蕩器，自激振蕩器輸出端通過屏蔽導線接至傳感器探頭的一極，傳感器探頭的另一極通過屏蔽導線接至電壓放大器輸入端，電壓放大器輸出端通過檢波和濾波器連接至電壓跟隨器，電壓跟隨器輸出端分為兩路，其中一路經過電阻連接故障比較器，故障比較器輸出端連接工作狀態(tài)指示電路；另一路通過電阻連接閾值比較器，閾值比較器輸出端連接執(zhí)行電路或者通過校準調整電阻接至模擬量顯示單元輸入端，在模擬量顯示單元輸出端接有執(zhí)行電路，優(yōu)點是以簡單的電路結構，直接獲得測量的方式，使測量的特性接近于線性，擴大了量程范圍；使用方便，便于安裝；傳感器工作地自成體系，具有故障診斷顯示功能，方便了巡視檢查。
文檔編號G01F23/22GK1687717SQ200510046380
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權日2005年4月30日
發(fā)明者劉國桐, 馬文海, 李紅軍, 徐文杰 申請人:劉國桐