基于C8051的射频导纳长线料位仪的研制

　　1 引言

　　物位检测技术在现代工业过程控制中占有重要的地位，通过对物位的精确高度测量，实现对物位的处理以及加工过程的最优化控制，并且对现有物位的储藏管理提供有用的信息。目前应用于生产实践的物位仪表种类繁多，按测量方式有接触式测量和非接触式测量，因传感器索取一次信号方式方法的不同决定着物位仪表的应用领域和使用范围。射频导纳物位仪表具有结构简单，工作可靠，测量准确，维护方便的优点得到广泛应用[1]。

　　本文提出的射频导纳长线料位仪，是为适应检测装置发展趋势，结合厂家应用的实际情况，设计的适用于大直径、长距离、厚仓壁、封闭式容器内的顶端物位测量，该仪表的应用可提高工作效率，减轻劳动强度，使物位检测工作又实现了一次新的飞跃。

　　2 测量原理

　　射频导纳物位仪表是由电容式物位测量原理发展起来的[2]。由于被测容器壁与探测极之间存在电容特性，在理想情况下，当仓内无物料时其探测极与仓壁间存在的分布电容为C0 ²

         C ₀＝ε ₀S/D ε ₀≈1：空气介电常数；S ₂两极板面积；D：两极板间距离

         当物料高于探测极时:

        C _W＝εS/D ε:被测物料的介电常数

         ΔC=C _W-C ₀通过推导可得出：

          ΔC=S/D(ε-ε ₀)对于特定的料仓来说 S、D 为常数，可取S/D=a，

         ΔC=a(ε-ε ₀)即物料的有无对应电容 ΔC 的变化。

　　仪表工作时由探测极的分布电容去调制工作频率: C0对应 f，CW对应 fW，取(C0+ΔC)/2 对应的频率(f0+fW)/2 为判定阈值，通过运算即可判断物料的空满状态。

　　3 结构设计

　　样机结构设计的基本要求是体积小，重量轻，安装调试方便、防腐蚀、防震、密封、抗电磁干扰。

　　3.1 仪表组成

　　射频导纳长线料位仪由棒式探测极、连接杆、二次仪表和手持控制器组成。棒式探测极的作用是索取介质的变化量，由不锈钢加工而成;连接杆主要是将探测极与主机二次仪表进行连接，进行介质变化量的传输，将探测信号传输给二次仪表;二次仪表把介质变化量进行数字化分析计算处理后，得到介质变化的结果，并进行计算判断，显示和输出测量结果。数据处理部分置于主机密封壳体内，通过壳体上的航空插头进行RS485数据线引出，连接到手持控制器和程控柜上。

　　3.2 测量电路的设计

　　测量电路的设计要求是力求简单、适用、稳定、可靠、抗干扰能力强、温度性能好.