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技術文章頻道 / 技術文章頻道

常见液位計中射频电容与导波雷达技术的密切关系

發布時間:2019-02-21  發布作者:

     液体充当两个导体(探针和罐壁)之间的隔离器。当电平上升时,模拟或数字信号的容量增加更多。该技术要求使用杆或电缆探针浸入待测液位。

     RF电容电子电平测量使用与任何电子电容器相同的基本原理。当AC信号施加在由绝缘介质或电介质隔开的两个导电板上时,形成电容器。电容值由下式确定:(见图1.0)

導電板面積(A)

板之間的距離(D)

板之間的絕緣介質的電介質(E)

電容=E*A/D(交流頻率是設計的一部分。)

     电容以法拉为单位,我们在工业测量中使用的值是一个非常小的单位,称为微微法拉(pF)。一个微微法拉是法拉的万亿分之一。

     随着电介质增加,板尺寸增加或板之间的距离减小,电容值增加。

     在工业应用中,探头是电容器的一个板,罐壁是另一个板(接地参考)。分离它们的绝缘材料是电介质。空的罐实际上填充有电介质为1的空气,电介质标度的基线。所有材料都具有高于空气的电介质,例如油=2.5,醇=18,自来水=80等。当罐充满射频电容介质时,空气(电介质1)被具有较高电介质的介质置换;因此,探针和罐壁之间产生的电容量增加。对应于罐中介质的上升或下降的该电容变化可以通过产生接触闭合的点位装置来检测;或者,发射器产生连续输出。

20190221090354.jpg

     结论:RF电容水平测量要求测量液体的介电特性和比重一致。如果被测流体的电性能会发生变化,校准后的输出也会发生变化。如果传感器的探头涂覆有被测流体的电特性不同的材料,则同样校准的输出也会变化。

     高频电磁脉冲沿着不锈钢棒探针或电缆探针传​​输,该探针浸入液体或干燥固体或待测材料中。沿探头传输的高频电磁脉冲在空气和过程介质之间的不连续点处被反射。与其他“飞行时间”仪器一样,这些反射通过變送器中的高速电路进行测量,从而建立液位测量。

確定脈沖下降並反射回來所花費的時間來測量流體的水平。

     在这种方法中,由于波导为信号传输提供了极其有效的过程,因此使用中的信号的劣化非常小。因此,在具有非常低的介电常数的材料的情况下的水平测量可以有效地完成。同样在这种侵入式测量方法中,脉冲通过导向器引导;因此,表面湍流,泡沫,蒸汽或罐障碍等因素不会影响测量。

     GWR方法能够处理不同的比重和材料涂层。然而,总是存在这样的危险:用作波导的探针或杆可能受到搅拌器叶片或测量中的流体的腐蚀性的影响。典型的导波雷达系统如下图所示。典型工艺介质的介电常数范围为1.0-10000,不会影响校准输出或测量精度。

GWR技術也不受待測容器中溫度和壓力變化的影響。

20190221090405.jpg

     结论:GWR技术提供了非常精确的连续读取,节能(考虑潜在的电池供电无线连接),并且可以在其他方法失败的困难情况下运行。

     探头集中能量脉冲很多,因为通过管子集中声音。这在通风脉冲不太可靠的某些条件下特别有用:

探頭上的乳液堆積對精度沒有影響;

具有低介電常數的液體(例如,丙烷,丁烷);

接口電平測量;

低比重液體;

即使在幹粉應用中也存在不均勻的表面條件;

湍流液體;

空氣空間,冷凝濕度

內部物理障礙物(例如擋板);

全真空,高壓和溫度變化對精度沒有影響;

比通過空中雷達發射機的成本更低;

重泡沫層;和,

有問題的固體。

 

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