无线接入技术在电容式物位测量的应用

　　1　引　　言

　　无线传输的方式,适应性强,灵活轻便,使用方便,节约投资,因此无线接入技术的研究近年来引起了广泛重视。早在几年前,通讯及电脑业人士首先意识到,低成本、低功率无线发送的方法确实是代价很低且可行的。随着研究的深入,无线接入技术在各种测量领域,特别是无缆测量领域的发展必将引起关注。这里探讨了一种在电容式物位测量中无线接入技术,实现无缆传输,克服传输电缆对测量的影响。

　　2　有缆测量系统

　　2.1　电容式物位计测量原理

　　电容式物位测量系统如图1所示,以导电介质物料为例,在料仓中,安装一个测量电极,测量电极上有绝缘层,当仓内装有物料时,存在一个物料电容,此电容的两极分别为电极极芯和导电物料。此时测量电容与物料高度成正比。

　　2.2　电容式物位计测量桥路

　　测量时,被测电容通过测量电缆引入变送器,因此在变送器测量端,实际测量值为物位电容与电缆分布电容之和,即:Cp+Cm;因此常常采用电容桥路,用补偿电容Cc平衡电桥,电容桥路的接法如图2所示,图中Cp:为测量电容,它是物位的初始电容Cp0、物位变化值ΔC及挂料电容C[1]g之和。可记为Cp=Cp0+ΔC+Cg,若测量非导电介质物位,可不计电极挂料影响。

　　Rg为挂料引起的等效电阻;Cm测量电缆的等效电容;Cc为补偿电缆的等效电容;C0为可调(粗调、细调)调零电容;Cs:为量程电容;E。1和E。2通常是变电器副端中心抽头的同极电压;E。0:为激励电压;U0:为输出测量电压。

　　激励电压为频率为ω的正弦交流电压,用向量分析法,使用基尔霍夫电压定律,解得[2]:

　　由此可见,测量电压受电缆的分布电容影响。不同的测量电缆长度需不同的补偿电容来平衡,因此,可移动性差。为了克服电缆电容的影响,国际上采用了许多办法,最具代表性的就是美国的一个专利技术:等电位屏蔽技术。该技术能有效地克服电缆影响,但需改变传感电极结构,给电极加工造成困难。

　　近年来无线接入技术的研究及应用已形成热潮,这给计量信号的无电缆传输提供了可能。

　　3　无缆测量系统

　　3.1　无线收发器

　　系统采用的无线收发器为Nordic公司生产的RF401,RF401是集收发于一体的可编程无线收发器,可通过硬件与编程控制工作模式,这是一种工作在433MHz频率的ISM(工业、科学领域、医学领域)的无线收发器。它具有频率转换调制和解调能力。RF401最大可以工作在20kbit/s的数据速率下。传输能力最大能调整到10dbm。天线是特定的可适用于低价PCB天线。RF401的特点还包括具有一个待机模式,它能使功率节储变的容易而又有效率。RF401工作+3～5V直流电压下,有20只引脚,其各引脚功能,其各引脚功能如表1所示.