专利名称：一种开关量物位测量信号调理板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关量物位测量信号调理板，尤其包括信号调理模块、光电
隔离模块和输出信号转换模块。
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背景技术：
如图1所示，工业过程控制系统通常采用集散控制系统(DCS)，由操作员站、现场
控制站组成。在现场控制站中，来自现场仪表的信号经过信号调理板，将标准信号传输到系
统输入输出设备，通过控制网在传输到控制器，控制器按照设计的算法进行处理，向输入输
出设备发出控制信号，并通过系统网，与上层的操作员站进行数据通讯。 信号调理板安装在控制站上。现有的一种信号调理板包括整流模块、电源模块、光
电隔离模块、开关量转换输出模块，信号调理板根据现场电极传输过来的电流信号，经过处
理后，驱动开关量转换输出模块上的继电器线圈，使之输出开关量信号，并传输给系统输入
输出设备，然后由系统输入输出设备传输到控制器。 很多场合下的物位测量，因高温、腐蚀、结晶、真空、泡沫、料雾等不利因素，采用连 续式物位测量仪表，很难适应工况的要求，测量往往失效或成本过高，对具备导电性能的物 料及其溶液，采用二位式电极对其物位进行测量是一个有效的办法。但采用此方法在某些 场合下也有其局限性，如容器内的物料因蒸发或挥发等过程产生料雾，其导电性在电极测 量回路会产生一定的电流，则会产生虚假物位信号。 现有的信号调理板其信号转换输出是利用的继电器特性，无法准确识别因形成的 料雾所产生虚假物位信号。
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实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够处理虚假信号的二位式开关量 物位信号调理板，该装置上与控制站的系统输入输出设备相连，下与现场物位检测电极相 连，将通过电极的电流信号转换成连续标准的模拟量信号，传输到控制站，使得测控系统可 准确识别因形成的料雾所产生虚假物位信号。 为解决上述问题，本实用新型提供了一种能够处理虚假信号的二位式开关量物位 信号调理板，包括信号调理模块、光电隔离模块和输出信号转换模块。其特征在于该信号 调理板可根据被测物料在不同相下及在相同相下随物料浓度的变化其导电强弱发生变化 的特点，将二位式开关量物位测量信号转换成连续输出的标准模拟量信号，用于测控系统 准确判别实际物位的位置状态，达到能够处理虚假液位的目的。 进一步的，上述装置还可以具备以下特点，其特征在于所述的信号调理板采用的 是模拟信号处理电子元器件。 进一步的，上述装置还可以具备以下特点，为现场二位式电极供电为交流电，避免 了直流供电因电化学反应所造成的对电极的损耗。 进一步的，上述装置还可以具备以下特点，所输出的信号为连续输出的标准模拟量信号。 进一步的，上述装置还可以具备以下特点，所输出的信号与所测位置处的物料的 导电强弱呈线性变化，能够准确反映所测物料浓度的变化。 进一步的，上述装置还可以具备以下特点，所输出的信号，需要传输到测控系统， 经过逻辑判断后，可以得到真实的物位状态。 由上可知，本实用新型的信号调理板，输出的信号能够准确反映电极安装位置处 的物料导电性的强弱，进一步的，根据所测位置处的物料导电强弱及虚假物位导电的特性， 由测控系统通过设置阀值来判断所测物位的真实状态。
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图1是工业过程测控系统结构示意图 图2是本实用新型实施能够处理虚假信号的开关量物位测量信号调理板的硬件 结构图 (5)具体实施方法 图2是本实用新型实施能够处理虚假信号的开关量物位测量信号调理板的硬件 结构图，如图所示，本实用新型信号调理板包括八个信号通道，每个信号通道由信号调理模 块1、光电隔离模块2、输出信号转换模块3等三大部分组成。其中信号调理模块1由交流 采样模块4、交流信号调理模块5、电源模块6、导通率板级指示模块7、输出信号类型选择模 块8组成。 现场的交流信号经过交流采样信号模块4采样，传送至交流信号调理模块5。交流 信号调理模块5采用二极管整流桥电路实现，这种电路继承了全波整流电路的优点而且同 时又克服了全波整流电路的缺点，是一种高效率、低成本的交流信号整流电路。现场采样信 号经过该模块调理后又进入电源模块6，电源模块6对输入的采样信号进行稳压和限幅，其 输出信号做为下级电路的电源。这也是本电路的一个特点所在，即信号调理单元1不需要 单独供电，仅依靠采样信号即可维持正常工作。这点设计不仅有利于本实用新型的应用与 推广而且降低了本产品的制造成本。 本实用新型还专门设计了一个导通率板级指示模块7，该模块主要由模拟分压电
路和发光二极管组成。模拟分压电路自动跟踪采样信号的强弱并最终转化为电压信号传递
给发光二极管，使发光二极管发出不同颜色和亮度的光线，从而使用户可以在不外接任何
检测设备的情况下也可以直观的判断出当前信号通道所对应二位式开关的导通程度。 本实用新型可采集八路交流信号，同时输出八路0-5v或0-10v标准电压信号(可
以通过跳线来选择输出电压类型以适应不同需求)。八路信号之间通过光电隔离模块2实
现了路路隔离，避免了信号之间的相互干扰。光电隔离器又称光电耦合器，是通过光线实现
耦合的一种元件，它的输入与输出之间没有直接的电器关系，所以具有很强的隔离作用和
抗干扰能力。本实用新型的隔离模块采用了 SHARP公司的PC817芯片，该芯片在限定范围
内具有良好的线性度，合理选择外围元器件可以用来很好的隔离模拟信号。 现有装置的开关量物位测量信号调理板采用开关量输出模式，即对外输出只有开
和关两种状态。当输出为开时对应的物位信号为断开，当输出信号为关时对应的物位信号
为闭合。但是当物料在设备内因温度或真空产生的相当浓度的气相料雾或因轻微腐蚀会导
4致小电流导通时，开关量输出模式的物位信号调理板就会产生虚假物位信号，从而造成虚 假的物位的测量，而且这种虚假信号在开关量输出模式的物位信号调理板上难以得到有效 的抑制。新装置由于采用模拟信号进行采集和计算，输出信号不再是开关量而是连续的模 拟信号，这个模拟信号可以被认为是所测二位式物位检测装置的导通率。当二位式物位检 测装置彻底断开时，导通率为0 ;当二位式物位检测装置部分导通时，导通率为0到100之 间的数值；当二位式物位检测装置可靠导通时，导通率为100。根据导通率来判断当前物 位，相对于开关量物位信号调理板，灵活性和准确性得到了极大的提高。
权利要求一种开关量物位测量信号调理板，其特征包括由信号调理模块、光电隔离模块、输出信号转换模块等三大部分组成，其中信号调理模块由交流采样模块、交流信号调理模块、电源模块、导通率板级指示模块、输出信号类型选择模块组成；现场的交流信号经过交流采样模块采样，传送至交流信号调理模块，之后又进入电源模块，经过光电隔离模块、转换输出模块后，输出标准模拟量信号。
2. 根据权利要求1所述的一种开关量物位测量信号调理板，其特征还包括为现场二 位式电极供电为交流电。
3. 根据权利要求1或权利要求3的所述的一种开关量物位测量信号调理板，其特征还 包括所输出的信号为连续输出的标准模拟量信号。
4. 根据权利要求1所述的一种开关量物位测量信号调理板，其特征还包括所输出的 信号与所测位置处的物料导电强弱呈线性变化。
5. 根据权利要求1所述的一种开关量物位测量信号调理板，其特征还包括所输出的 信号，需要传输到测控系统，经过逻辑判断后，可以得到真实的物位状态。
专利摘要本实用新型公开了一种开关量物位测量信号调理板，包括由信号调理模块、光电隔离模块、输出信号转换模块等三大部分组成。现场的交流信号经过交流采样信号模块采样，传送至交流信号调理模块，之后又进入电源模块，经过光电隔离模块、转换输出模块后，输出标准模拟量信号。其特征在于该采样装置可根据被测物料在不同相下及在相同相下随物料浓度的变化其导电强弱发生变化的特点，将开关量物位测量信号转换成连续输出的标准模拟量信号，用于测控系统准确判别实际物位的位置状态，达到能够处理虚假液位的目的。
文档编号G01F23/00GK201548283SQ20092015763
公开日2010年8月11日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者于现军, 李明党 申请人:北京和隆优化控制技术有限公司