CN1033604C - 一种分段电容式物位检测方法 - Google Patents

Abstract

一种分段电容式物位检测方法，它是以数字与模拟技术相结合进行检测，在分别检测各段电容量时，先用数字技术判断出满料段空料段及部分料段，再用模拟法算出料面在部分料段的位置，加上满料段的总长作为实际物位。整个探极是由各段长度相等的，顺序排列固定在同一绝缘体上的独立引线各段电极构成。而且各段电极直接与计算机连接。本发明结构简单，测量精度高，不须实际物位校正，不受物料品种，性质，水份的影响，因此应用范围广。

Description

一种分段电容式物位检测方法

本发明所属技术领域为非电量测技术或传感器技术。

电容式物位计目前普遍使用的方法是，利用置于料仓中的金属电极与仓壁之间构成电容，被测物料作为介质，物位变化产生电容量的变化来检测物位。由于被测物料种类繁多，性质各异介电常数随物料成分，水分等因素而变化。目前所用的电容物位计探极都是一根整体型探极(见图1)，该整体型探极与仓壁形成检测电容，用该电容量的变化来检测物位的变化，因受介电常数影响，则相同的物位，引起的电容量变化不同，造成检测结果误差较大，有时测量结果可能完全失去意义，应用范围受到限制。另外，其物位零点和满量程值须在料仓空仓和满仓时以人工测量，因此对该电容式物位计校准和标定比较困难。目前已申请中国专利，其专利号为91108963.2的料位仪，它在等长段电极上、下有开关电极，而每个段电极都要通过电容传感器与计算机连接，由于电容传感器存在引线分布电容的影响和电极边缘效应对测量精度干扰和影响。为了消除这些干扰和影响料位仪的电极和引线就不得不一层一层屏蔽，一层又一层的绝缘，结果其结构和工艺都非常复杂、造价高。

本发明的目的，为了克服现有技术存在的上述问题，而发明一种分段电容式物位检测方法，它不仅突破了传统的整体型电极，而且也突破了单纯用摸拟技术检测电容的方法，该方法的各段电极直接与计算机连接，其结构，工艺简单，测量精度高。

本发明的基本原理是，以数字与摸拟技术相结合进行物位检测。在分别检测各段电容量后，先用数字技术判断出满料段，空料段，及部分料段即界面段。再以空料段与满料段电容量差值作为段满料基准，用摸拟法算出料面在部分料段(即界面)的位置，加上满料段总长作为实际物位。

其计算公式： $\mathrm{Lx}=\mathrm{Lo}(a+\frac{\mathrm{Cy}}{\mathrm{Cx}});$

Lx--为实际测量出物位；

Lo--各段电极长度；

a--为实际测量时的满料段的段数；

Cx--为单个满料段电容值与单个空料段电容值的差值；

Cy--为部分料段(界面段)电容值与单个空料段电容值的差值。

本发明的探极它是由各段长度相等的，顺序排列固定在同一绝缘体上的，独立引线的各段电极构成，而且各段电极直接与计算机连接。该探极主体结构可为单根柔性或刚性，也可以各段串接构成。

本发明与现有技术比较其优点是：

1、本发明不是以探极总电容量变化作为物位检测结果，而是以各段电容量之间相对关系来确定物位，因此各段电容量之间相对关系不受物料介电常数的影响，也就是不受物料品种，性质，水份等因素对测量结果的影响，使之应用泛围广。

2、本发明分布电容式检测物位探极，它由若干相等段独立引线的段电极组成。该探极结构工艺简单，造价低，测量精度高，若整个探极由M段电极组成，则满料，空料判断，其精度达到 。如界面段有料部分占本段的比例为

，则整个量程的精度就达

。整个探极量程一定，则独立引线的段电极数越多，精度越高。这个优点是相近技术不易实现的。

3、本分布电容式物位检测方法适用于固体颗粒或液体的物位检测。不需实际物位校正。安装上就可以用，长期保证精度。

附图：

图1现有技术中电容探极结构示意图；

图2本发明的分布电容式物位检测探极结构示意图。

本发明的分布电容式物位检测方法是，采用数字与摸拟技术进行物位检测，在分别检测各段电容后，先用数字技术判断出满料段，空料段，及部分料段(界面段)，再以空料段与满料段电容量的差值作为基准，用摸拟法算出界面在本段的位置。加上满料段总长度，即为实际检测物位。

本发明中检测探极由M段相同长度Lo的段电极1组成，它自上而下依次固定在绝缘管2上。M代表大于1的正整数，则该物位检测探极总量程为MLo，当探极装于料仓5中，其探极底端位于料仓底部6，以界面7位于第5段时为例说明分布电容式物位检测技术。

从下至上依次检测多段电极电容值，料仓5上部无料部分段电极1即空料段电容值为Co，下部满料部分段电极1电容值即满料段电容值为Co+Cx。界面料段电极电容值为Co+Cy，且Cy小于Cx。从测量结果可知1-4段为满料段，其总长度为4Lo，第5段为界面段7，且有料部分长度为

，由此可知物位面的位置为： $\mathrm{Lx}=4\mathrm{Lo}+\mathrm{Lo}\·\frac{\mathrm{Cy}}{\mathrm{Cx}}$ 由于界电常数不同则Cx，Cy的绝对值不同，但 相对值则消除了介电常数的影响。

所以

这个结果不受物料品种、性质、水分等因素的影响。

若以a代表实际测量时满料段的段数，a为正整数，则分布电容式检测物位的方法运算公式为 $\mathrm{Lx}=\mathrm{Lo}(a+\frac{\mathrm{Cy}}{\mathrm{Cx}})$

式中Cx为满料段段电极电容值与空料段段电极电容值的差值。

Cy为界面段7段电极电容值与空料段段电极电容值的差值。

本方法所用探极结构：它突破了传统式的整体式结构探极见图1，而是由各段长度相等的段电极1顺序排列固定在绝缘管2上，各段电容电极1独立引线3，从绝缘管2内引至顶部盒4内，再送到数字计算器并显示，这样就构成一个分段电容式全量程物位检测探极。该探极可为单根柔性或刚性结构，为了便于运输，安装也可各段串接构成。

本发明的分布电容式物位检测方法结构简单，测量精度高，不须实际物位校正，不受物料品种、性质、水份的影响，因此应用范围广。

Claims (1)

1、一种分段电容式物位检测方法，其特征是：

a.本方法的金属电极各段长度相等，彼此绝缘固定在同一个绝缘体上，各段电极独立引线，并且直接送入计算机；

b.它是采用数字与摸拟技术相结合进行物位检测，首先检测料仓多段电极电容值，即空料段电极电容值为C_o，满料段电极电容值为C_o+C_x，界面料段电极电容值为C_o+C_y，且C_x＞C_y；

c.再用物位计算公式计算出检测的实际物位，其公式是： $\mathrm{Lx}=\mathrm{Lo}(a+\frac{\mathrm{Cy}}{\mathrm{Cx}});$

Lx--为实际测量出物位；

Lo--各段电极长度；

a--为实际测量时满料段的段数；

Cx--为满料段单个电极电容值与空料段单个电极电容值的差值；

Cy--为部分料段(界面段)电极电容值与空料段单个电极电容值的差值。

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