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从射频导纳的概念和原理看其如何正确选型
2020-12-22
随着射频物位检测技术的发展，电容式产品逐步发展为导纳式产品，能够在不同工况下用于测量容器内介质的料位。但从与用户的沟通中，不少用户对于射频导纳及射频导纳料位开关的原理仍然知之甚少，更不知如何正确选型。为此，本文就结合射频导纳的概念及射频导纳料位开关的原理，谈谈射频导纳料位开关如何正确选型。
一、射频导纳的概念和原理
射频导纳技术主要通过检测物质的介电常数和电导率实现液位检测的。当被测介质的电导率较大时，电容式产品会由于被测介质粘附在传感器上而产生误差。但导纳式产品通过同时检测电容和电阻可以消除这种误差。
导纳作为一个物理概念是阻抗的倒数，由于实际过程中很少有电感，所以该导纳实际上就是电容与电阻。为了准确地进行物位测量，还需要适当的频率范围为15～400kHz的射频(RF)信号。人们常把这种测量物位的技术称为射频导纳。
了解射频导纳的概念后，对于射频导纳料位开关的原理也就比较容易理解了。射频导纳料位开关是通过探头感知其与储罐体间电抗（容抗和阻抗）的变化实现物位测量和控制的。其内部电子单元，由探头测量极与空载罐体间的电抗共同构成平衡电桥电路并产生一个稳定振荡信号。当被测介质覆盖探头测量极时，会引起探头测量极与罐体间的电抗变化，导致电桥电路不平衡而停止产生振荡信号，后级电路检测到这一变化从而输出报警信号。该振荡信号作为射频信号施加在探头测量极的同时，还经过1:1的电压跟随器后送往探头的保护极，测量极与保护极的射频信号具有等电位、同相位、同频率又互相隔离。当探头有挂料时，测量极与保护极之间因为没有电势差而形成电气隔离确保保护极的信号变化不影响检测，使探头测量极上电抗的变化只能由探头测量极与罐体间的物料决定，从而使探头上的挂料不会影响正常检测。
二、射频导纳料位开关的正确选型
由于实际工况各不相同，所以，射频导纳料位开关的选型是否正确直接影响到期与现场工况的匹配度和测量的准确性。一般地，用户在采购射频导纳料位开关时，需要注意以下几个方面：
1．了解测量介质的属性
根据介质的不同属性，选择合适的射频导纳料位开关：
1）射频导纳物位开关仅能用于介电常数≥1.6的物位测量，所以测量介质应具有一定的介电常数。
2）射频导纳物位开关为接触性测量，故被测物料不能过大，以免射频导纳探头被砸弯损坏，所以其不适合用于密度和颗粒较大介质的测量。
3）在测量非导电性介质时，应尽量选用带有绝缘层的探头，以防介质中混进腐蚀性物质，腐蚀测量探头。对于绝缘式探头，应考虑介质的温度与压力影响。但温度与压力有一个对应的曲线范围，不在曲线范围内工作则介质会破坏绝缘层，使介质通过绝缘层渗透到探杆处结晶，影响测量结果。另外，在直径较大的非导电介质容器中，为提高测量的灵敏度和准确度，可选用带辅助电极的探头，或者将射频导纳料位开关尽量安装在容器的边缘。
4）如果物料的黏度较高时，物料在探杆与接地管参考电极之间的流动速度会受到限制，使得管中物位不能真正代表罐中的实际物位，此时在选用射频导纳料位开关时应慎重。
2．插入深度和保护极长度
射频导纳料位开关是点位接触式测量，在安装位置确定的情况下，需要根据罐体的情况选择合适的插入深度及保护极长度。插入深度是仪表能否精准测量物位的关键，一般以探头能完全接触到物料为宜，插入深度的长短也取决于仪表是否会受物料冲击的影响、损坏等等。
应用现场如果是较为恶劣的工况，譬如在应用于类似电厂输灰系统的灰斗时，为减少物料冲击造成的探头损坏，在选型时，应选择购买加装有不锈钢保护套管的射频导纳料位开关。这种仪表的保护极长度一般须深入料仓内部50mm以上。计为Cape-11P防护型射频导纳料位开关的保护极长度一般为300mm和590mm两种，在客户工况有特殊要求时，也可根据用户的需求进行定制。
3．过程温度及压力
不同的工况，对温度的要求也不一样，所以在选择射频导纳料位开关时，根据现场温度的具体要求进行选择就显得颇为必要。如果仪表的环境温度较高，就应选择与该温度相适应的射频导纳料位开关。
1）受探头材料限制，在温度大于260℃时，应选用超高温型射频导纳物位开关，计为超高温型射频导纳料位开关，耐温高达400℃，能够在大部分工业环境中应用。
2）受探头制造工艺的限制，探头的耐压一般在2MPa以内，所以，射频导纳料位开关一般在常压或者微压环境下应用。
4．过程连接
过程连接一般分为螺纹、法兰、卡箍三种，是将仪表安装在罐体、管道等设备上的关键部件。在选择过程连接时，一般应从现场需求来选择和定制合适尺寸、厚度和材料的过程连接。
5．防护功能
在应用现场环境为粉尘或湿度较大的工况时，应选择具有较高防护等级的射频导纳料位开关，以免因密封不佳使仪表的性能和使用寿命受到影响。计为射频导纳料位开关的防护等级为IP66，具有较高的密封性，能够在粉尘和湿度较大的场合下使用。
以上就是“从射频导纳的概念和原理看其如何正确选型”的相关介绍，如欲了解更多物位开关（料位开关、液位开关）、物位计（料位计、液位计）等物位测量仪表方面的知识，欢迎关注微信公众号：Jiweimeter。
一、射频导纳的概念和原理
射频导纳技术主要通过检测物质的介电常数和电导率实现液位检测的。当被测介质的电导率较大时，电容式产品会由于被测介质粘附在传感器上而产生误差。但导纳式产品通过同时检测电容和电阻可以消除这种误差。
导纳作为一个物理概念是阻抗的倒数，由于实际过程中很少有电感，所以该导纳实际上就是电容与电阻。为了准确地进行物位测量，还需要适当的频率范围为15～400kHz的射频(RF)信号。人们常把这种测量物位的技术称为射频导纳。
了解射频导纳的概念后，对于射频导纳料位开关的原理也就比较容易理解了。射频导纳料位开关是通过探头感知其与储罐体间电抗（容抗和阻抗）的变化实现物位测量和控制的。其内部电子单元，由探头测量极与空载罐体间的电抗共同构成平衡电桥电路并产生一个稳定振荡信号。当被测介质覆盖探头测量极时，会引起探头测量极与罐体间的电抗变化，导致电桥电路不平衡而停止产生振荡信号，后级电路检测到这一变化从而输出报警信号。该振荡信号作为射频信号施加在探头测量极的同时，还经过1:1的电压跟随器后送往探头的保护极，测量极与保护极的射频信号具有等电位、同相位、同频率又互相隔离。当探头有挂料时，测量极与保护极之间因为没有电势差而形成电气隔离确保保护极的信号变化不影响检测，使探头测量极上电抗的变化只能由探头测量极与罐体间的物料决定，从而使探头上的挂料不会影响正常检测。
二、射频导纳料位开关的正确选型
由于实际工况各不相同，所以，射频导纳料位开关的选型是否正确直接影响到期与现场工况的匹配度和测量的准确性。一般地，用户在采购射频导纳料位开关时，需要注意以下几个方面：
1．了解测量介质的属性
根据介质的不同属性，选择合适的射频导纳料位开关：
1）射频导纳物位开关仅能用于介电常数≥1.6的物位测量，所以测量介质应具有一定的介电常数。
2）射频导纳物位开关为接触性测量，故被测物料不能过大，以免射频导纳探头被砸弯损坏，所以其不适合用于密度和颗粒较大介质的测量。
3）在测量非导电性介质时，应尽量选用带有绝缘层的探头，以防介质中混进腐蚀性物质，腐蚀测量探头。对于绝缘式探头，应考虑介质的温度与压力影响。但温度与压力有一个对应的曲线范围，不在曲线范围内工作则介质会破坏绝缘层，使介质通过绝缘层渗透到探杆处结晶，影响测量结果。另外，在直径较大的非导电介质容器中，为提高测量的灵敏度和准确度，可选用带辅助电极的探头，或者将射频导纳料位开关尽量安装在容器的边缘。
4）如果物料的黏度较高时，物料在探杆与接地管参考电极之间的流动速度会受到限制，使得管中物位不能真正代表罐中的实际物位，此时在选用射频导纳料位开关时应慎重。
2．插入深度和保护极长度
射频导纳料位开关是点位接触式测量，在安装位置确定的情况下，需要根据罐体的情况选择合适的插入深度及保护极长度。插入深度是仪表能否精准测量物位的关键，一般以探头能完全接触到物料为宜，插入深度的长短也取决于仪表是否会受物料冲击的影响、损坏等等。
应用现场如果是较为恶劣的工况，譬如在应用于类似电厂输灰系统的灰斗时，为减少物料冲击造成的探头损坏，在选型时，应选择购买加装有不锈钢保护套管的射频导纳料位开关。这种仪表的保护极长度一般须深入料仓内部50mm以上。计为Cape-11P防护型射频导纳料位开关的保护极长度一般为300mm和590mm两种，在客户工况有特殊要求时，也可根据用户的需求进行定制。
3．过程温度及压力
不同的工况，对温度的要求也不一样，所以在选择射频导纳料位开关时，根据现场温度的具体要求进行选择就显得颇为必要。如果仪表的环境温度较高，就应选择与该温度相适应的射频导纳料位开关。
1）受探头材料限制，在温度大于260℃时，应选用超高温型射频导纳物位开关，计为超高温型射频导纳料位开关，耐温高达400℃，能够在大部分工业环境中应用。
2）受探头制造工艺的限制，探头的耐压一般在2MPa以内，所以，射频导纳料位开关一般在常压或者微压环境下应用。
4．过程连接
过程连接一般分为螺纹、法兰、卡箍三种，是将仪表安装在罐体、管道等设备上的关键部件。在选择过程连接时，一般应从现场需求来选择和定制合适尺寸、厚度和材料的过程连接。
5．防护功能
在应用现场环境为粉尘或湿度较大的工况时，应选择具有较高防护等级的射频导纳料位开关，以免因密封不佳使仪表的性能和使用寿命受到影响。计为射频导纳料位开关的防护等级为IP66，具有较高的密封性，能够在粉尘和湿度较大的场合下使用。
以上就是“从射频导纳的概念和原理看其如何正确选型”的相关介绍，如欲了解更多物位开关（料位开关、液位开关）、物位计（料位计、液位计）等物位测量仪表方面的知识，欢迎关注微信公众号：Jiweimeter。
（深圳计为自动化技术有限公司市场部2020年12月22日发布）
TAGS : 射频导纳料位开关
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