专利名称：两线制多探头可连续射频导纳控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液位及物位自动检测和控制液位测量装置，尤其涉及一 种两线制多探头可连续射频导纳控制器，可适用于石油、化工、发电、水泥、冶 金等行业的液位和料位的自动检测和控制。
背景技术：
现有技术中使用的物位控制器大致分为机械式、音叉式、电容式和核幅射式。 机械式和音叉式物位控制器存在易磨损，使用寿命短、信号不稳等不足之处。电 容式物位控制器完全可以胜任非导电介质的测量，对于导电性介质，物位升高淹 没探头后又落下去时，探头可能会留有附着物即挂料，这会导致被测电容加大， 如果是导电液体更为明显，会产生很大的误差，另外，探头到电路单元之间的连 接电缆相当于一个较大的电容，而且随温度变化，变化的电缆电容与物位电容叠 加在一起也会引起很大的误差，尤其在物料介电常数较低的场合，信号较小，误 差将是很严重的。核幅射式物位控制器存在对人体有害的问题。
针对上述问题，出现了射频导纳技术。射频导纳技术是一种新型物位测量方 法，它能减小或消除由被测导电介质电极挂料的测量误差，从而提高电容式物位 计的测量准确度。现有技术中，例如在中国专利ZL95201496. 3中公开的一种电容 式料位仪的传感器电极采用分段折叠式金属管或一条外包裹有一层绝缘保护层的 钢丝绳构成，当电极通电且在料仓中加入某种物质时，电极与料仓之间构成了两 个极，它们之间形成了电场，如果两电极片的有效面积和两极片的距离一定时， 则电容量的变化反映了注入物高度。在实际应用中当容器排料物料下降时，会在 探头上附着一层挂料，对于高导电的物料介质测量的情况就会发生变化，在应用 中，该传感器通常会由于电极上的挂料而产生误动作信号，造成测量结果出现误 差，同时该传感器的结构显然只能适用于常温、常压的工作环境中。
针对中国专利ZL95201496. 3中存在的这一问题，中国专利03238182.4中公开 了一种射频导纳物位控制器，在法兰中心孔的一侧通过接管件连接有内端设有接 线柱，外壁从连接管件端依次套有绝缘套、保护级、绝缘套、固定套的探头，在 法兰中心孔的另一侧通过接管件连接有内设有电路板的壳件，在电路板上布有依 次输出、输入连接的电源电路、高频电桥电路、跟随电路、检测放大电路、比较 电路、输出电路，在检测放大电路和跟随电路的输出、输入间通过导线与保护级 连接，在跟随电路和高频电桥电路的输出、输入间通过导线与探头连接。此专利技术解决了挂料的问题，但还存在如下不足 一、只能测量一种介质，当介质变 换后，由于介质的导电特性不同，导致测量不准确，需要重新进行标定。二、进 料时摩擦会产生静电，当静电聚集到一定程度时，会损坏电器仪表。三、绝缘套 只能耐270度左右高温，当温度高于270度时，绝缘套会融化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有射频导纳物位控制器存在的上述问题，提供 一种两线制多探头可连续射频导纳控制器。本实用新型无需重新标定即可测试不 同介质，可防止电磁干扰，解决了因静电聚集而损坏电器仪表的问题，且可在800 一1000度的高温下使用。
为实现上述目的，本实用新型釆用的技术方案如下
一种两线制多探头可连续射频导纳控制器，包括设置有绝缘套的探头，其特 征在于所述探头至少包括测量探头和参比探头，测量探头连接有用于测量液位 或物位及介质变化的测量变送器，参比探头连接有用于测量介质变化的参比变送 器，测量变送器和参比变送器连接有除法器，除法器与控制器连接。
所述测量探头和参比探头通过同轴电缆分别与测量变送器和参比变送器连接。
所述绝缘套为陶瓷密封绝缘套。
所述陶瓷密封绝缘套包括陶瓷密封绝缘长套和陶瓷密封绝缘短套。 所述探头包括探极、屏蔽极和接地极，探极和屏蔽极之间套接有陶瓷密封绝
缘短套，屏蔽极和接地极之间套接有陶瓷密封绝缘长套。
所述探极包括探棒、套装有热塑管的不锈钢丝和与探棒焊接的下端头和测量探极。
所述屏蔽极包括芯管和与芯管焊接的衬套和保护极。
所述接地极包括长套和与长套焊接的接头和螺纹接管。
采用本实用新型的优点在于
一、 本实用新型采用两个独立的变送器联到一个算术除法器上，测量变送器 是一个普通物位变送器，参比变送器是一个固定探头长度的变送器，测量变送器 可以检测出物料的电特性变化和物位的变化，参比变送器因为探头被物料淹没的 长度是固定不变的，只能检测出电特性的变化，因而，当测量不同介质时，无需 重新标定即可测试。
二、 本实用新型采用两个独立的变送器联到一个算术除法器上，测量变送器 是一个普通物位变送器，参比变送器是一个固定探头长度的变送器，测量变送器 可以检测出物料的电特性变化(介电常数/电导率)和物位的变化，参比变送器因 为探头被物料淹没的长度是固定不变的，只能检测出电特性的变化。除法器电路 将组分变化部分除掉，求得的信号正比于实际液位，与电特性无关，从而排除了 挂料的影响。三、 本实用新型可防止电磁干扰，解决了因物料产生的静电聚集而损坏电器 仪表的问题。
四、 本实用新型绝缘套为陶瓷密封绝缘套，可在800—1000度的高温下使用， 适用范围更广。
五、 本实用新型在使用中防挂料性能更好、工作更可靠、测量更准确、适用 性更广。
图l为本实用新型结构示意图
图中标记为1、测量探头，2、参比探头，3、除法器。
具体实施方式实施例l:
一种两线制多探头可连续射频导纳控制器，包括设置有绝缘套的探头，探头 至少包括测量探头1和参比探头2，测量探头l连接有用于测量液位或物位及介质 变化的测量变送器即图中所示的变送器l，参比探头2连接有用于测量介质变化的 参比变送器即图中所示的变送器2，测量变送器和参比变送器连接有除法器3，除 法器3与控制器连接，输出真实液位；将绝缘套设为陶瓷密封绝缘套。
本实用新型中，测量探头1和参比探头2通过同轴电缆分别与测量变送器和参 比变送器连接。陶瓷密封绝缘套包括陶瓷密封绝缘长套和陶瓷密封绝缘短套。探 头包括探极、屏蔽极和接地极，探极和屏蔽极之间套接有陶瓷密封绝缘短套，屏 蔽极和接地极之间套接有陶瓷密封绝缘长套。探极包括探棒、套装有热塑管的不 锈钢丝和与探棒焊接的下端头和测量探极。屏蔽极包括芯管和与芯管焊接的衬套 和保护极。接地极包括长套和与长套焊接的接头和螺纹接管。
本实用新型采用两个独立的变送器联到一个算术除法器上，测量变送器是一 个普通物位变送器，参比变送器是一个固定探头长度的变送器，测量变送器可以 检测出物料的电特性变化(介电常数/电导率)和物位的变化，参比变送器因为探 头被物料淹没的长度是固定不变的，只能检测出电特性的变化。除法器电路将组 分变化部分除掉，求得的信号正比于实际液位，与电特性无关。例如测量变送 器的信号为k，淹没长度为H，参比变送器的信号为12，淹没长度为h,则正比关系 为:H/I1=h/I2，因此，H-lxh/12。这样，测量就与物料的性质无产在，是一个相对 测量。因而，当测量不同介质时，无需重新标定即可测试。
本实用新型可防止电磁干扰，解决了因物料产生的静电聚集而损坏电器仪表 的问题。绝缘套为陶瓷密封绝缘套，可在800—1000度的高温下使用，适用范围 更广。
5实施例2:
本实用新型在烧结混合料槽料位测量中时，烧结混合料槽料位的连续测量是 烧结工艺生产的重点和难点问题，这主要是因为烧结的特殊工艺造成的。料槽呈 长方体，上方开口进料，下方开口出料，料仓内的物料由料仓下方的布料圆辊支 撑着。本实用新型在烧结混合料槽料位测量中的应用原理如下
本实用新型利用高频技术，由电子线路产生一个小功率射频信号于探头上， 探头作为敏感元件，将物位变化转化为脉冲信号反馈给电子线路，釆用射频检测 技术将这种变化检测出来，由控制器进行运算处理后转换为料位显示出来，并输 出与料位高度成线性的4 20mA标准仪表信号，从而实现了料位的连续测量。
实施例3
本实用新型在尿素装置中的应用本实用新型由二个探头和二块变送器组成， 探头还可配接射频干扰滤波器和防爆火花保护器。探头由一根设有陶瓷绝缘套的 金属棒卡紧在金属法兰中构成，中央金属棒与法兰相互绝缘。两者分别作为电极
的2个接线端子。在测量导电介质液体时，根据被测介质的粘度、温度与压力不 同，所选覆盖材料也有所不同,主要有TFE涂层、X(碳氟化合物)涂层和FEP涂层 等。通过PC机或HART 275手操器可以组态、校验、调整与检测整个液位系统。 在变送器中还可内建系统验证、特征化输出、D/A数模校正等程序，使本实用新 型具有丰富的操作功能，并且具备自我检测和远程通讯的特点。当按要求安装仍 达不到抗干扰能力时，还可购置射频干扰滤波器和静电滤波器以提高系统的抗射 频与抗电网干扰能力。
实施例4
本实用新型在石化领域的应用射频导纳中"导纳"的含义为电学中阻抗的 倒数，它由阻性成份、容性成份、感性成份综合而成，而"射频"即高频，所以 射频导纳技术可以理解为用高频电流测量导纳的方法。本实用新型与电容技术的 重要区别是采用了三端技术和测量参量的多样性。电路单元中心端测量信号与同 轴电缆中心线连接，然后连接到探头中心端上。同时同轴电缆屏蔽层悬浮在一个 幅度非常小又非常稳定的，但与测量信号等电位、同相位、同频率、但又没有直 接电气关系即互相隔离的电平上，其效果相当于测量信号经过一个增益为"1"、 驱动能力很强的同相放大器，输出与同轴电缆屏蔽层相连，然后再连接到探头的 屏蔽极上。地线是电缆中另一条独立的导线。由于同轴电缆的中心线与外层屏蔽 层存在上述关系，所以二者之间没有电位差，也就没有电流流过，即没有电流从 中心线漏出来，相当于二者之间没有电容或电容等于零。因此电缆的温度效应， 安装电容等也就不会产生影响。对于探头上的挂料影响问题，采用一种新的探头 结构，即五层同心结构最里层是中心探杆，中间是屏蔽层，最外面是接地的安装螺纹，用陶瓷绝缘套将其分别隔离起来。与同轴电缆的情况是一样的，中心探 杆与屏蔽层之间没有电势差，即使探头上挂料阻抗较小，也不会有电流流过，电 子仪器测量的仅仅是从探头中心探杆到对面罐壁(地)的电流，因为屏蔽层能阻碍 电流沿探头返回流向容器壁，因而对地电流只能经探头末端通过被测物料到对面 容器壁。虽然屏蔽层与容器之间存在电势差，两者之间有电流流过，但该电流不 被测量，不影响测量结果。这样就将测量端保护起来,不受挂料的影响。只有容器 中的物料确实上升到中心探杆时，通过被测物料，中心探杆与地之间才能形成被 测电流，仪器检测到该电流，产生有效输出信号。射频导纳技术由于引入了除电 容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地 提高了仪表的分辨率、准确性和可靠性；测量参量的多样性也有力地拓展了仪表 的可靠应用领域。
显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上 所述内容，还可以作出不脱离本实用新型基本技术方案的多种形式，这些形式上 的变换均在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种两线制多探头可连续射频导纳控制器，包括设置有绝缘套的探头，其特征在于所述探头至少包括测量探头(1)和参比探头(2)，测量探头(1)连接有用于测量液位或物位及介质变化的测量变送器，参比探头(2)连接有用于测量介质变化的参比变送器，测量变送器和参比变送器连接有除法器(3)，除法器(3)与控制器连接。
2、 根据权利要求l所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于所述测量探头(1)和参比探头(2)通过同轴电缆分别与测量变送器和参比变送器连接。
3、 根据权利要恭1或2所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于所述绝缘套为陶瓷密封绝缘套。
4、 根据权利要求3所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于 所述陶瓷密封绝缘套包括陶瓷密封绝缘长套和陶瓷密封绝缘短套。
5、 根据权利要求1或2所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于所述探头包括探极、屏蔽极和接地极，探极和屏蔽极之间套接有陶瓷密封 绝缘短套，屏蔽极和接地极之间套接有陶瓷密封绝缘长套。
6、 根据权利要求5所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于 所述探极包括探棒、套装有热塑管的不锈钢丝和与探棒焊接的下端头和测量探极。
7、 根据权利要求5所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于: 所述屏蔽极包括芯管和与芯管焊接的衬套和保护极。
8、 根据权利要求5所述的两线制多探头可连续射频导纳控制器，其特征在于: 所述接地极包括长套和与长套焊接的接头和螺纹接管。
专利摘要本实用新型公开了一种两线制多探头可连续射频导纳控制器，包括设置有绝缘套的探头，探头至少包括测量探头和参比探头，测量探头连接有用于测量液位或物位及介质变化的测量变送器，参比探头连接有用于测量介质变化的参比变送器，测量变送器和参比变送器连接有除法器，除法器与控制器连接；绝缘套为陶瓷密封绝缘套。本实用新型无需重新标定即可测试不同介质，可防止电磁干扰，解决了因静电聚集而损坏电器仪表的问题，且可在800-1000度的高温下使用。
文档编号G01F23/22GK201285306SQ200820064960
公开日2009年8月5日 申请日期2008年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者黄战鹏 申请人:黄战鹏