[科普中国]-射频导纳物位计

射频导纳物位计为通用型物位计用于连续物位的测量，产品应用于工矿现场，适用于大多数应用场合，仪表由一个电路单元一套防爆外壳和杆式或缆式传感元件组成，传感器有多种型号可选，仪表可选整体或分体安装。

测量原理射频导纳是一种从电容式发展起来的、防挂料、更可靠、更准确、适用性更广的新型物位控制技术，是电容式物位技术的升级。所谓射频导纳，导纳的含义为电学中阻抗的倒数，它由电阻性成分、电容性成分、感性成分综合而成，而射频即高频无线电波谱，所以射频导纳可以理解为用高频无线电波测量导纳。仪表工作时，仪表的传感器与灌壁及被测介质形成导纳值，物位变化时，导纳值相应变化，电路单元将测量导纳值转换成物位信号输出，实现物位测量。

对于连续测量，射频导纳技术与传统电容技术的区别除了上述讲过的以外，还增加了两个很重要的电路，这是根据导电挂料实践中的一个很重要的发现改进而成的。上述技术在这时同样解决了连接电缆问题，也解决了垂直安装的传感器根部挂料问题。所增加的两个电路是振荡器缓冲器和交流变换斩波器驱动器。

对一个强导电性被测介质的容器，由于被测介质是导电的，接地点可以被认为在探头绝缘层的表面，对变送器来说仅表现为一个纯电容。随着容器排料，探杆上产生挂料，而挂料是具有阻抗的。这样以前的纯电容现在变成了由电容和电阻组成的复阻抗，从而引起两个问题。

第一个问题是液位本身对探头相当于一个电容，它不消耗变送器的能量，（纯电容不耗能）。但挂料对探头等效电路中含有电阻，则挂料的阻抗会消耗能量，从而将振荡器电压拉下来，导致桥路输出改变，产生测量误差。我们在振荡器与电桥之间增加了一个缓冲放大器，使消耗的能量得到补充，因而不会降低加在探头的振荡电压。

第二个问题是对于导电被测介质，探头绝缘层表面的接地点覆盖了整个被测介质及挂料区，使有效测量电容扩展到挂料的顶端。这样便产生挂料误差，且导电性越强误差越大。但任何被测介质都不是完全导电的。从电学角度来看，挂料层相当于一个电阻，传感元件被挂料覆盖的部分相当于一条由无数个无穷小的电容和电阻元件组成的传输线。根据数学理论，如果挂料足够长，则挂料的电容和电阻部分的阻抗相等。因此根据对挂料阻抗所产生的误差研究，又增加一个交流驱动器电路。该电路与交流变换器或同步检测器一起就可以分别测量电容和电阻。由于挂料的阻抗和容抗相等，则测得的总电容相当于C+C挂料，再减去与C 挂料相等的电阻R，就可以实际测量真实值，从而排除挂料的影响。

即C测量=C+C挂料

C=C测量—C挂料

=C测量— R

这些，多参量的测量，是必须得基础，交流鉴相采样器是实现的手段。由于使用了上述三项技术，使得射频导纳技术在现场应用中展现出非凡的生命力1。

特点1.通用性强：可测量液位及料位，可满足不同温度、压力、介质的测量要求，并可应用于腐蚀、冲击等恶劣场合

2.防挂料 ：独特的电路设计和传感器结构，使其测量可以不受传感器挂料影响，无需定期清洁，避免误测量。

3.免维护 ：测量过程无可动部件，不存在机械部件损坏问题，无须维护。

4.抗干扰 ：接触式测量，抗干扰能力强，可克服蒸汽、泡沫及搅拌对测量的影响。

5.准确可靠：测量量多样化，使测量更加准确，泽良不受环境变化影响，稳定性高，使用寿命长。

典型应用1.导电、绝缘液体………………………化工、油田、水及污水处理；

2.导电、绝缘浆体………………………造纸、制药、水及污水处理；

3.粉末：灰、粉…………………………电厂、冶金、水泥；

4.颗粒：煤、粮食………………………电厂、冶金、粮食；

5.界面：不同两种液体…………………油田、化工2。

传感器元件安装传感元件（探头）的安装位置通常是由容器的开孔位置所决定，但不可将其安装在进料流中，当容器内部无适当位置时，可考虑使用外侧臂或量筒安装。

传感器侧壁安装时，保护电极应进入容器内穿过侧壁挂料，所以选型时请注意保护电极长度。

为使设备正常，准确工作，请按下列步骤进行安装：

A.在用绝缘传感器的场合，安装必须非常仔细，因为在这种情况下，有可能损坏探头的绝缘层，尤其是那种薄电容式探头。

B.传感元件的安装不能使之处于填充嘴或槽的直接物料流进的地方。若无法做到这一点，则要在探头与填充间加装隔板。

C.不要拆开传感器或松开安装密封盖。

D.用扳手的平面部分拧紧传感元件。

E.探头安装时屏蔽层一定要穿过罐壁。

注意：

探头或仪器机壳不要采用单组分常温硫化密封剂，该物质经常含有乙酸，将会腐蚀电路元件。应采用特殊的双组分密封剂（非腐蚀性），请向厂家咨询究竟采用何种双组分密封剂。

调试灵敏度调试

电位器W1为灵敏度调节电位器：LED双色显示灯在无料状态绿灯亮，有料状态红灯亮。仪

表通电后，在物位低于设定值时绿灯亮，此时顺时针缓慢调节电位器W1至刚好红灯亮，然后反时针调3圈（对非导电物料0.5～3圈，导电物料5～7圈）且绿灯亮（随着红绿灯显示状态的变化输出继电器的触点状态也应随之改变）。应根据不同介质传感器的测量部分被物料覆盖应在75mm左右。

应用场合射频导纳物位计的原理确定了它的功能和适用范围。射频导纳物位计应用广泛，几种典型场合如下：化学药品、塑料、薄膜； 饲料、谷物、橡胶、药品；液体、废水、沙子；食品、泥浆、水泥；粉状体、涂料、衣料、煤；颗粒状固体、油、纸浆。

常见故障及处理方法1）输出值一直过高：检查物位高于电极时，电极与地之间的电阻，低于100KΩ表明探头绝缘有误或采用裸探头时物料有导电性，此时需要换绝缘探头（向厂方咨询）。

2）空仓时输出过高：覆盖物（挂料）误差的特点是，当物料低于探头底端部时，输出仍大于2%时，要确定覆盖问题，则要清除探头上的附着物并重新检查是否工作正常，若清除后读数小于1%正常。

3）检查连续电缆出现的问题主要是短路和断路，把连接电缆从仪表上拆下来，用其一端短路或断开，测量另一端，可以检查出来1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学