電容式物位傳感器

電容式物位傳感器有兩個導(dǎo)體電極(通常把容器壁作為一個電極)，由于電極間是氣體、流體或固體而導(dǎo)致靜電容的變化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三種形式，即棒狀、線狀和板狀，其工作溫度、壓力主要受絕緣材料的限制。電容式物位傳感器可以采用微機控制，實現(xiàn)自動調(diào)整靈敏度，并且具有自診斷的功能，同時能夠檢測敏感元件的破損、絕緣性的降低、電纜和電路的故障等，并可以自動報警，實現(xiàn)高可靠性的信息傳遞。由于電容式物位傳感器無機械可動部分，且敏感元件簡單，形狀和結(jié)構(gòu)的自由 以大，操作方便。

1.高頻電感電容電橋電路 電橋由兩個電感臂l2，l3和兩個電容臂c1，cx組成，由電感l(wèi)1高頻振蕩的電源供電，被測電容cx接入測量臂，而另一參比臂中接有可變電容c1 ，用以調(diào)整電橋平衡。扼流圈l0有高頻濾波性能，re用來調(diào)整測量范圍，電橋形成不平衡輸出，經(jīng)二極管整流后，在顯示儀表毫安表中顯示出液位高低。高頻電感電容電橋結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，但精度不高，線性差。 2.利用電容充放電原理的測量電路 利用電容式充放電原理來測量電容的液位計。電容液位傳感器把液位變化變?yōu)殡娙葑兓?，測量前置電路利用電容充放電原理，把電容變化為直流電流的變化，經(jīng)與調(diào)零單元的零點電流比較后，再經(jīng)直流放大，然后進行指示或遠傳。晶體振蕩器用來產(chǎn)生高頻恒定頻率的方波(實為梯形波)，經(jīng)分頻后，通過多芯屏蔽電纜與顯示儀表部分相連，這樣可減小傳輸電纜分布電容的影響，并減小干擾的影響。

電容式物位傳感器的工作原理是插入料倉中的電極與料倉壁之間構(gòu)成電容器，當(dāng)倉內(nèi)物料位置變化引起電容量的變化時，通過轉(zhuǎn)換電路得到相應(yīng)的控制信號。因為電容量是連續(xù)變化的，因此該傳感器可以用作連續(xù)式物位測量，也可用作物位開關(guān)，作為報警或喂料、卸料設(shè)備的輸入信號。該物位傳感器有造價低、無機械磨損、安裝和維修方便等特點。傳統(tǒng)的方式是通過調(diào)頻振蕩電路實現(xiàn)電容量到頻率的轉(zhuǎn)換，又經(jīng)限幅放大及鑒頻器的線性化，得到相應(yīng)的電壓或電流信號。若使用一段時間后電極(探頭)上粘有物料，則往往會導(dǎo)致控制器誤動作，現(xiàn)已由傳統(tǒng)的檢測電容量發(fā)展為檢測探頭與倉壁間導(dǎo)納的方式。

電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進行工作的。其結(jié)構(gòu)如同2個長度為l 、半徑分別為r和r的圓筒型金屬導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)，當(dāng)中間所充介質(zhì)是介電常數(shù)為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為: 如果被測介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時，電極要用絕緣物(如聚乙烯)覆蓋作為中間介質(zhì)，而液體和外圓筒一起作為外電極。假設(shè)中間介質(zhì)的介電常數(shù)為ε3，電極被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為: 其中:r 和r 分別為絕緣覆蓋層外半徑和內(nèi)電極外半徑。由于ε3 為常數(shù)，所以c 與l 成正比。 如果電極的一部分被介電常數(shù)為ε2的液體(非導(dǎo)電性的)浸沒時，則必須會有電容量的增量△c 產(chǎn)生(因ε2>ε1)，此時兩極間的電容量c=c1+△c。假如電極被浸沒長度為l，則電容增量為:ε1)，此時兩極間的電容量c=c1+△c。假如電極被浸沒長度為l，則電容增量為: 當(dāng)ε2、ε1、r、r不變時，電容量增量△c與電極浸沒的長度l 成正比，因此測出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。

1 非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測量 2 導(dǎo)電介質(zhì)的液位測量 3 固體料位的測量

E H電容式物位計最新應(yīng)用

E H電容式物位計是根據(jù)輸出電容與液位的關(guān)系制成的物位測量儀表。E H電容儀表用于液位或固體料位的連續(xù)量或限位測量。適用于電力、冶金、化工、食品、釀造、制藥、污水處理、鍋爐汽包等工業(yè)場合。

E H電容式物位計最新應(yīng)用

Liquicap T FMI21 量程:150...2500 mm / 0.5...8.4 ft

電極種類:桿式

溫度范圍:-40...100 °C / -40...212 °F

耐壓:-1...10 bar / ...145 psi

輸出信號:4...20 mA

E H電容式物位計最新應(yīng)用 Liquicap T FMI21 的詳細信息

Liquicap M FMI51 量程:100...4.000 mm / 0.3...13 ft

電極種類:桿式

溫度范圍:-80...200 °C / -112...392 °F

耐壓:-1...100 bar / -14.5...1450 psi

輸出信號:4...20 mA / HART®, PFM

Liquicap M FMI51 的詳細信息

Liquicap M FMI52 量程:420...10.000 mm / 1.4...33 ft

電極種類:桿式

溫度范圍:-80...200 °C / -112...392 °F

耐壓:-1...100 bar / 14.5...1450 psi

輸出信號:4...20 mA / HART®, PFM

Minicap FTC260 量程:140 mm / 5.5

種類:一體式

溫度范圍:-40...120 °C / -40...248 °F

耐壓:-1...25 bar / ...362.5 psi

顆粒尺寸:up to 30 mm

電容式物位計由電容式物位傳感器和檢測電容的線路組成。其基本工作原理是電容式物位傳感器把物位轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后再用測量電容量的方法求知物位數(shù)值。

電容式物位傳感器是根據(jù)圓筒電容器原理進行工作的。其結(jié)構(gòu)如同2個長度為L 、半徑分別為R和r的圓筒型金屬導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)，當(dāng)中間所充介質(zhì)是介電常數(shù)為ε1的氣體時，兩圓筒的電容量為:

C1 = 2πε1L/R(㏑ R/r) (1) 如果電極的一部分被介電常數(shù)為ε2的液體(非導(dǎo)電性的)浸沒時，則必須會有電容量的增量△C 產(chǎn)生(因ε2>ε1)，此時兩極間的電容量C=C1+△C。假如電極被浸沒長度為l，則電容增量為:

△C = 2π(ε2 - ε1)ι / (㏑ R/r) (2)

當(dāng)ε2、ε1、R、r不變時，電容量增量△C與電極浸沒的長度l 成正比，因此測出電容增量數(shù)值便可知道液位高度。

如果被測介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時，電極要用絕緣物(如聚乙烯)覆蓋作為中間介質(zhì)，而液體和外圓筒一起作為外電極。假設(shè)中間介質(zhì)的介電常數(shù)為ε3，電極被浸沒長度為l，則此時電容器所具有的電容量為:

C = 2πε3ι/ (㏑ R/r) (3)

其中:R 和r 分別為絕緣覆蓋層外半徑和內(nèi)電極外半徑。由于ε3 為常數(shù)，所以C 與l 成正比。

靜壓式物位傳感器是利用壓力傳感器，配用陶瓷或薄膜傳感元件作為探頭，將容器或儲罐中的物位變化產(chǎn)生的壓力變化，經(jīng)壓力傳感器轉(zhuǎn)換成電靜壓式物位傳感器可用于裝有液體、糊狀物以及漿料容器的物位及儲量測量。靜壓式物位傳感器有多種封裝形式，不同的封裝形式有如下不同用途: (1)緊湊型用于標準用途，例如用于攪拌的容器; (2)衛(wèi)生型用于液體食品; (3)法蘭型用于易爆區(qū)域; (4)繩索型用于水井，深度可達25m; (5)棒型用于從頂部安裝。 信號的變化，通過檢測電路對電信號進行處理，從而檢測出物位。