专利名称：三端式射频导纳连续料位计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种接触式物位测量仪表，特别是涉及一种更可靠、更准确、适用性更广的三端式射频导纳连续料位计。
背景技术：
目前在进行接触式物位测量时，其物位测量仪表多采用电容式仪表，这种电容式仪表在测量料位时存在一个严重弱点即物位升高淹没探头后回落时，探头可能会留有附着物即挂料。这会导致被测电容加大，如果是导电液体情况会更严重，产生很大的误差。另一个缺点是探头到电路单元之间的连接电缆，在这相当于一个较大的电容，而且随温度变化。这个变化的电缆电容与物位电容叠加在一起会引起很大的误差，尤其在物料介电常数较低的场合，信号较小，这些误差将是很严重的。造成错误报警。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够解决垂直安装的传感器根部挂料问题，阻止探头端与地之间通过挂料形成回路的三端式射频导纳连续料位计。
本实用新型所采用的技术方案是 一种三端式射频导纳连续料位计，包括有振荡器、交流驱动电路、三端传感器、误差放大电路、全波解调电路、低通滤波电路、输出电路，其中，振荡器、交流驱动电路、全波解调电路、低通滤波电路和输出电路依次相连，振荡器还连接三端传感器，三端传感器连接误差放大电路，而误差放大电路分别连接交流驱动电路和全波解调电路。
所述的三端传感器包括有由里至外依次设置的探头端、绝缘层、屏蔽层、绝缘层和地层，其中所述的屏蔽层采用导电材料构成，其中，所
述的探头端通过电阻R49、电容C0、 C46连接误差放大电路。
所述的交流驱动电路包括有电位器R47，电阻R23 R29，电容C14 C20，集成电路U5及挑针JB2，具体连接是电容C14 一端接振荡器电路中JB1 的一端，另一端分别接电位器R47、电容C16、电阻R23，跳针JB2的共用 端接电容C16的另一端，跳针JB2的其它两端分别接电阻R23、电阻R24和 电容C17、电阻R26，电容C17另一端接S点，电阻R26的另一端接电容C15、 电阻R24、电阻R29、电位器R47的一端，电位器R47的中心端通过一个电 阻R25连接到集成电路U5的3脚，经过集成电路U5本身的功能几次反向 后输出到全波解调电路当中去，其中集成电路U5的2脚通过电阻R27接电 源VCC、通过电容C18接S点，集成电路U5的4脚经电容C19和电阻R28 到S点，集成电路U5的11、 14脚直接接电源VCC通过电容C20接S点。
所述的全波解调电路包括有电容C12、 C13,排阻RN2、电阻R22、集成 电路U4，具体连接是交流驱动电路的输出分别经电容C12、 C13、排阻RN2 两路连接到集成电路U4的11、 14脚，集成电路U4的12、 13脚分别接误 差放大电路中的E+和E-，集成电路U4的9、 6脚通过电阻R22接低通滤波 电路。
所述的低通滤波电路包括有运算放器U3A、 U3B，电阻R17-R19，电位 器R46 ，电容CIO、 Cll，具体连接是，电容Cll的一端和运算放器U3B的 5脚连接，并连接全波解调电路的输出端，电容Cll的另一端连接S，运算 放器U3B的7脚连接电位器R46的一端，经电位器R46、电阻R19连接到运 算放器U3A的2脚和电阻R21的一端，然后由运算放器U3A的1脚输出经 电阻R17、电容C10反馈到运算放器U3B的5脚，并连接输出电路，运算放 器U3A的8脚接正电源VCC， 4脚接负电源V-。
所述的输出电路包括有电位器R43、 R45，电阻R7、 R10-R16，排阻RN1， 二极管CR27，三极管Q2、 Q3，运算放器U2,具体连接是电位器R45的一端 接电阻R15 ，另两端分别接正电源VCC和负电源V-，电位器R43的一端 接电阻R12，另两端接电阻R10和S点，电阻R10的另一端和电阻R12的另 一端相连后连接到运算放器U2的1脚、电阻Rll的一端，运算放器U2的4 脚接负电源V-， 7脚接正电源VCC，由6脚输出到二极管CR27的正极，二 极管CR27的负极经排阻RN1连接到三极管Q3的基极，三极管Q3的基极经 电阻R7、发射极经排阻RN1共同连接到S点，三极管Q3的集电极经排阻 RN1连接到三极管Q2的发射极，三极管Q2基极经电阻R6连到正电源VCC，由三极管Q2的集电极输出。
所述的振荡器包括有三极管Q4—Q6 ， 二极管CR7—CRll，电阻R30 —R34，排阻RN3，电容C8、 C9、 C21—C26 ，跳针JB1，具体连接是电容C21、 C22的一端相连共同接到正电源VCC，另一端分别接电容C24、 C23，三极管Q4的发射极和三极管Q5的发射极连接经电阻R30接到正电源VCC上，三极管Q4的集电极经电容C23反馈到三极管Q5的基极上，三极管Q5的集电极经C24反馈到Q4的基极上，然后是三极管Q4、 Q5的集电极经电容C26的平衡和二极管CR7、 CR8、 CR9整流输出连接到三极管Q6的基极，然后经三极管Q6的斩波处理经电阻R33分别反馈到三极管Q4、三极管Q5的基极，经二极管CRIO、 二极管CRll的正极整出负电源V-，电容C8两端分别接正电源VCC和负电源V-，电容C9的两端分别接正电源VCC和S点，由跳针JB1接变压器负载后在三极管Q4、三极管Q5的集电极产生振荡波形，提供振荡源。
所述的误差放大电路包括有三极管Q7 — Q9， 二极管CR26，电阻R37 —R42，排阻RN4，电容C3、 C48—C52，变压器T2，具体连接是信号从三极管Q9的基极输入，发射级连接电阻R39、 二极管CR26的负极，电容C3、C50的正极，二极管CR26的正极、电容C50的负极相连后接到变压器T2的7脚，电容C3的另一端连接三极管Q8的集电极输出到变压器的T2的5脚，三极管Q9的集电极连接三极管Q7的基极和电阻R37的一端，三极管Q7的发射级连接电容C48和电阻R38，三极管Q7的集电极与三极管Q8的发射级相连接，排阻RN4、电容C47、电阻R38、电容C48、电阻R37接震荡电路整出的5V供电电源给各三极管供电，以上信号经变压器T2的隔离输出E+、E-，连接到全波解调电路中去。
本实用新型的三端式射频导纳连续料位计，由于传感器添加了屏蔽层，其在探头上方形成等势面，阻止探头端与地通过挂料形成回路，只有等势面内的物料接触探头，探头与地通过物料才能形成回路，产生有效信号。同时又增加了一个交流驱动器电路和全波解调驱动电路来解决挂料得影响，就可以实际测量物位真实值。本实用新型的三端式射频导纳连续料位计适用于钢铁、电力、水泥工业等。
图1是本实用新型的整体电路框图2是本实用新型中传感器的结构示意图3是交流驱动器电路、全波解调电路、低通滤波电路和输出放大电 路的原理图4是振荡源电路的原理图5是误差放大电路和传感器电路的原理图6是电源电路的原理图。
其中
1:振荡器 2:交流驱动电路
3:三端传感器 4:误差放大电路
5:全波解调电路 6:低通滤波电路
7:输出电路
具体实施方式
以下结合附图给出具体实施例，进一步说明本实用新型的三端式射频 导纳连续料位计是如何实现的。
如图1所示，本实用新型的三端式射频导纳连续料位计，包括有振
荡器1、交流驱动电路2、三端传感器3、误差放大电路4、全波解调电路5、 低通滤波电路6、输出电路7，其中，振荡器1、交流驱动电路2、全波解 调电路5、低通滤波电路6和输出电路7依次相连，振荡器1还连接三端传 感器3，三端传感器3连接误差放大电路4，而误差放大电路4分别连接交 流驱动电路2和全波解调电路5
如图2所示，所述的三端传感器3包括有由里至外依次设置的探 头端a、绝缘层b、屏蔽层c、绝缘层d和地层e,其中所述的屏蔽层c采 用导电材料构成。其中，如图5所示，所述的探头端(a)通过电阻R49、 电容C0、 C46连接误差放大电路(4)。
如图3所示
所述的交流驱动电路2包括有电位器R47，电阻R23 R29，电容C14 C20，集成电路U5及挑针JB2，具体连接是电容C14一端接振荡器电路中JB1的一端，另一端分别接电位器R47、电容C16、电阻R23，跳针JB2的 共用端接电容C16的另一端，跳针JB2的其它两端分别接电阻R23、电阻 R24和电容C17、电阻R26，电容C17另一端接S点，电阻R26的另一端接 电容C15、电阻R24、电阻R29、电位器R47的一端，电位器R47的中心端 通过一个电阻R25连接到集成电路U5的3脚，经过集成电路U5本身的功 能几次反向后输出到全波解调电路5当中去，其中集成电路U5的2脚通过 电阻R27接电源VCC、通过电容C18接S点，集成电路U5的4脚经电容C19 和电阻R28到S点，集成电路U5的11、 14脚直接接电源VCC通过电容C20 接S点。
所述的全波解调电路5包括有电容C12、 C13，排阻RN2、电阻R22、集 成电路U4，具体连接是交流驱动电路2的输出分别经电容C12、 C13、排 阻RN2两路连接到集成电路U4的11、 14脚，集成电路U4的12、 13脚分 别接误差放大电路4中的E+和E-，集成电路U4的9、 6脚通过电阻R22接 低通滤波电路6。
所述的低通滤波电路6包括有运算放器U3A、 U3B，电阻R17-R19，电 位器R46 ，电容CIO、 Cll，具体连接是，电容Cll的一端和运算放器U3B 的5脚连接，并连接全波解调电路5的输出端，电容Cll的另一端连接S， 运算放器U3B的7脚连接电位器R46的一端，经电位器R46、电阻R19连接 到运算放器U3A的2脚和电阻R21的一端，然后由运算放器U3A的1脚输 出经电阻R17、电容C10反馈到运算放器U3B的5脚，并连接输出电路7， 运算放器U3A的8脚接正电源VCC， 4脚接负电源V-。
所述的输出电路7包括有电位器R43、 R45，电阻R7、 R10-R16，排阻 RN1， 二极管CR27，三极管Q2、 Q3，运算放器U2，具体连接是电位器R45的 一端接电阻R15 ，另两端分别接正电源VCC和负电源V-，电位器R43的 一端接电阻R12，另两端接电阻R10和S点，电阻R10的另一端和电阻R12 的另一端相连后连接到运算放器U2的1脚、电阻R11的一端，运算放器U2 的4脚接负电源V-， 7脚接正电源VCC，由6脚输出到二极管CR27的正极， 二极管CR27的负极经排阻RN1连接到三极管Q3的基极，三极管Q3的基极 经电阻R7、发射极经排阻RN1共同连接到S点，三极管Q3的集电极经排阻 RN1连接到三极管Q2的发射极，三极管Q2基极经电阻R6连到正电源VCC，
9由三极管Q2的集电极输出。
如图4所示，所述的振荡器1包括有三极管Q4 — Q6 ， 二极管CR7 — CR11，电阻R30 — R34，排阻RN3，电容C8、 C9、 C21 — C26 ，跳针JB1，具体连接是电容C21、 C22的一端相连共同接到正电源VCC，另一端分别接电容C24、C23，三极管Q4的发射极和三极管Q5的发射极连接经电阻R30接到正电源VCC上，三极管Q4的集电极经电容C23反馈到三极管Q5的基极上，三极管Q5的集电极经C24反馈到Q4的基极上，然后是三极管Q4、 Q5的集电极经电容C26的平衡和二极管CR7、 CR8、 CR9整流输出连接到三极管Q6的基极，然后经三极管Q6的斩波处理经电阻R33分别反馈到三极管Q4、三极管Q5的基极，经二极管CRIO、 二极管CRll的正极整出负电源V-，电容C8两端分别接正电源VCC和负电源V-，电容C9的两端分别接正电源VCC和S点，由跳针JB1接变压器负载后在三极管Q4、三极管Q5的集电极产生振荡波形，提供振荡源。
如图5所示，所述的误差放大电路4包括有三极管Q7—Q9，二极管CR26，电阻R37 — R42，排阻RN4，电容C3、 C48 — C52，变压器T2，具体连接是信号从三极管Q9的基极输入，发射级连接电阻R39、 二极管CR26的负极，电容C3、 C50的正极，二极管CR26的正极、电容C50的负极相连后接到变压器T2的7脚，电容C3的另一端连接三极管Q8的集电极输出到变压器的T2的5脚，三极管Q9的集电极连接三极管Q7的基极和电阻R37的一端，三极管Q7的发射级连接电容C48和电阻R38，三极管Q7的集电极与三极管Q8的发射级相连接，排阻RN4、电容C47、电阻R38、电容C48、电阻R37接震荡电路整出的5V供电电源给各三极管供电，以上信号经变压器T2的隔离输出E+、 E-，连接到全波解调电路中去。
上述各电路是由电源电路提供电源。如图6所示，所述的电源电路包括有场效应管Q1，电容C1一C7，电阻RI — RIO， 二极管CR1 — CR6，集成块Ul，具体连接是双向二极管CR2两端分别连接24V+和24V-，电容C1、 C2连接电源两端给电源滤波，二极管CR1连接电源正极，起反向保护电源，二极管CR1的负极连接场效应管Ql的D极，场效应管Ql的G极经过电阻R5连接到集成块Ul的6脚，6脚经C5与2脚连接，6脚通过R4连接到场效应管Ql的S极与VCC相连，集成块Ul的2脚经Rl连接到VCC，经R2连接到S点，集成块Ul的3脚经电阻R3连接到VCC，通过三端稳压二极管CR3连接到S点，稳压二极管CR4、 CR5、 CR6,电容C6、 C7—端接S点，另一端接正电源VCC， 二极管稳定电源VCC，电容起电源滤波的作用，电位器R10—端接VCC和电阻R6 ,另一端接S点，中间接电阻R7，电阻R6、R7另一端经R8连接到24V负端输入，电阻R9限流一端接S点， 一端接24V负端。
在本实例中，集成块Ul的型号是TLC271，运算放大器U2的型号是LT1077，运算放大器U3A、 U3B的型号是LT1078，集成电路U4的型号是SD5001N，集成电路U5的型号是CD4007。
权利要求1.一种三端式射频导纳连续料位计，其特征在于，包括有振荡器(1)、交流驱动电路(2)、三端传感器(3)、误差放大电路(4)、全波解调电路(5)、低通滤波电路(6)、输出电路(7)，其中，振荡器(1)、交流驱动电路(2)、全波解调电路(5)、低通滤波电路(6)和输出电路(7)依次相连，振荡器(1)还连接三端传感器(3)，三端传感器(3)连接误差放大电路(4)，而误差放大电路(4)分别连接交流驱动电路(2)和全波解调电路(5)。
2. 根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的三端传感器(3)包括有由里至外依次设置的探头端(a)、绝 缘层(b)、屏蔽层(c)、绝缘层(d)和地层(e)，其中所述的屏蔽层(c)采用导电材料构成，其中，所述的探头端(a)通过电阻R49、电容 C0、 C46连接误差放大电路(4)。
3. 根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的交流驱动电路(2)包括有电位器R47，电阻R23 R29，电容C14 C20，集成电路U5及挑针JB2，具体连接是电容C14一端接振荡器电路中 JB1的一端，另一端分别接电位器R47、电容C16、电阻R23，跳针JB2的 共用端接电容C16的另一端，跳针JB2的其它两端分别接电阻R23、电阻 R24和电容C17、电阻R26,电容C17另一端接S点，电阻R26的另一端接 电容C15、电阻R24、电阻R29、电位器R47的一端，电位器R47的中心端 通过一个电阻R25连接到集成电路U5的3脚，经过集成电路U5本身的功 能几次反向后输出到全波解调电路(5)当中去，其中集成电路U5的2脚 通过电阻R27接电源VCC、通过电容C18接S点，集成电路U5的4脚经电 容C19和电阻R28到S点，集成电路U5的11、 14脚直接接电源VCC通过 电容C20接S点。
4. 根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的全波解调电路(5)包括有电容C12、 C13,排阻RN2、电阻R22、集 成电路U4，具体连接是交流驱动电路(2)的输出分别经电容C12、 C13、 排阻RN2两路连接到集成电路U4的11、 14脚，集成电路U4的12、 13脚 分别接误差放大电路(4)中的E+和E-，集成电路U4的9、 6脚通过电阻R22接低通滤波电路(6)。
5. 根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的低通滤波电路(6)包括有运算放器U3A、 U3B，电阻R17-R19，电位 器R46 ，电容CIO、 Cll，具体连接是，电容Cll的一端和运算放器U3B的 5脚连接，并连接全波解调电路(5)的输出端，电容Cll的另一端连接S， 运算放器U3B的7脚连接电位器R46的一端，经电位器R46、电阻R19连接 到运算放器U3A的2脚和电阻R21的一端，然后由运算放器U3A的1脚输 出经电阻R17、电容C10反馈到运算放器U3B的5脚，并连接输出电路(7)， 运算放器U3A的8脚接正电源VCC， 4脚接负电源V-。
6. 根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的输出电路(7)包括有电位器R43、 R45，电阻R7、 R10-R16，排阻RN1， 二极管CR27，三极管Q2、 Q3，运算放器U2，具体连接是电位器R45的一端 接电阻R15 ，另两端分别接正电源VCC和负电源V-，电位器R43的一端 接电阻R12，另两端接电阻R10和S点，电阻R10的另一端和电阻R12的另 一端相连后连接到运算放器U2的1脚、电阻Rll的一端，运算放器U2的4 脚接负电源V-， 7脚接正电源VCC，由6脚输出到二极管CR27的正极，二 极管CR27的负极经排阻RN1连接到三极管Q3的基极，三极管Q3的基极经 电阻R7、发射极经排阻RN1共同连接到S点，三极管Q3的集电极经排阻 RN1连接到三极管Q2的发射极，三极管Q2基极经电阻R6连到正电源VCC， 由三极管Q2的集电极输出。
7. 根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的振荡器(1)包括有三极管Q4 — Q6 ， 二极管CR7 — CR11，电阻R30 —R34，排阻RN3，电容C8、 C9、 C21—C26 ，跳针JB1，具体连接是电容 C21、 C22的一端相连共同接到正电源VCC，另一端分别接电容C24、 C23， 三极管Q4的发射极和三极管Q5的发射极连接经电阻R30接到正电源VCC 上，三极管Q4的集电极经电容C23反馈到三极管Q5的基极上，三极管Q5 的集电极经C24反馈到Q4的基极上，然后是三极管Q4、 Q5的集电极经电 容C26的平衡和二极管CR7、 CR8、 CR9整流输出连接到三极管Q6的基极， 然后经三极管Q6的斩波处理经电阻R33分别反馈到三极管Q4、三极管Q5 的基极，经二极管CRIO、 二极管CRll的正极整出负电源V-，电容C8两端分别接正电源VCC和负电源V-，电容C9的两端分别接正电源VCC和S点， 由跳针JB1接变压器负载后在三极管Q4、三极管Q5的集电极产生振荡波形， 提供振荡源。
8.根据权利要求1所述的三端式射频导纳连续料位计，其特征在于， 所述的误差放大电路(4)包括有三极管Q7 — Q9， 二极管CR26，电阻R37 一R42，排阻RN4，电容C3、 C48—C52，变压器T2，具体连接是信号从 三极管Q9的基极输入，发射级连接电阻R39、 二极管CR26的负极，电容 C3、 C50的正极，二极管CR26的正极、电容C50的负极相连后接到变压器 T2的7脚，电容C3的另一端连接三极管Q8的集电极输出到变压器的T2的 5胆卩，三极管Q9的集电极连接三极管Q7的基极和电阻R37的一端，三极管 Q7的发射级连接电容C48和电阻R38，三极管Q7的集电极与三极管Q8的 发射级相连接，排阻RN4、电容C47、电阻R38、电容C48、电阻R37接震 荡电路整出的5V供电电源给各三极管供电，以上信号经变压器T2的隔离 输出E+、 E-，连接到全波解调电路中去。
专利摘要一种三端式射频导纳连续料位计，包括有振荡器、交流驱动电路、三端传感器、误差放大电路、全波解调电路、低通滤波电路、输出电路，其中，振荡器、交流驱动电路、全波解调电路、低通滤波电路和输出电路依次相连，振荡器还连接三端传感器，三端传感器连接误差放大电路，而误差放大电路分别连接交流驱动电路和全波解调电路。三端传感器包括有由里至外依次设置的探头端、绝缘层、屏蔽层、绝缘层和地层，其中所述的屏蔽层采用导电材料构成，其中，所述的探头端通过电阻R49、电容C0、C46连接误差放大电路。本实用新型探头上方形成等势面，只有等势面内的物料接触探头，探头与地通过物料才能形成回路，产生有效信号。适用于钢铁、电力、水泥工业等。
文档编号G01F23/22GK201331365SQ20082014494
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者崔立婷, 蔡晓东 申请人:天津市耐特测控仪器技术有限公司