[发明专利]一种自适应数字式射频导纳物位仪

权利要求书

1.一种自适应数字式射频导纳物位仪，包括主控制器、自适应物位信号采集电路和电源稳压电路，其特征在于：

所述的自适应物位信号采集电路包括高频正弦波发生电路、物位测量电桥电路、过零采样电路、自适应斩波电路、信号选择电路、积分电路和小信号放大电路；

所述主控制器外部的中断引脚与过零采样电路连接，获得高频正弦波信号的周期时间及过零时间点；AD输入引脚与AD信号采集电路连接，采集物位信号值；所述主控制器的PWM输出端连接信号选择电路，输出斩波延时信号作为信号选择电路的数字控制信号；所述主控制器的DA输出端和4-20mA两线制电流环电路连接，输出DA信号，进行4-20mA的电流转换；所述主控制器的外部中断引脚计时高频正弦波的周期时间，调整并输出斩波积分信号，最后再根据物位值，输出DA信号到4-20mA电流环电路；

所述的主控制器计算高频正弦波频率、适应频率并且输出斩波延时信号，在的相位区域产生斩波方波，送入信号选择电路作为数字控制信号，物位信号被送入信号选择电路作为数据输入信号，对物位信号中挂料噪声部分斩波积分，消除挂料信号；能主动适应频率并根据频率输出斩波延时信号；并引入补偿延时参数，根据回传的物位信号，对补偿延时参数赋值，不断调整延时参数，微调斩波积分范围，使得处理后的物位值与实际物位值达到精度范围。

2.根据权利要求1所述的一种自适应数字式射频导纳物位仪，其特征在于：所述的斩波积分区间是根据流过被测物位电容的电流和流过挂料粘附层的电流相位差计算的来，具体的计算公式为：

I_w＝jωC_wU

根据射频导纳原理得：

将R_g带入I_g式中可以得：

I_g＝(1+j)ωC_gU

式中，U为频率ω的激励电压，C_g为物位的等效电容，I_w为实际物位信号电流，I_g为挂料粘附层流过电流，根据上式可以看出I_w和I_g存在的相位差，在输出信号ωt的区间做积分即可消除挂料信号影响。

3.根据权利要求1或2所述的一种自适应数字式射频导纳物位仪，其特征在于：所述的斩波积分区间信号作为开关信号送入双通道模拟开关，控制双通道开关输出双周期斩波信号，降低信噪比后送入积分电路，将转换后的正弦信号积分成与物位信号相关的电压值。

4.根据权利要求1所述的一种自适应数字式射频导纳物位仪，其特征在于：所述的电源稳压电路中设置有电源稳压芯片、降压稳流电路和降压滤波电路，所述的电源稳压电路将24V直流电压源稳压后，再经过整流滤波电路，输出2.5V电压，供主控制器的24位AD芯片供电；所述的降压滤波电路通过稳压芯片后，再经过整流滤波将5V稳压源降至3.3V电压，为主控制器和双通道开关进行供电。

5.根据权利要求1所述的一种自适应数字式射频导纳物位仪，其特征在于：所述的高频正弦波发生电路产生频率在100KHz左右的高频正弦激励信号，分两路输出，一路送到物位电桥测量电路，另一路送到过零采样电路，高频正弦波发生电路产生的高频正弦波信号。

6.根据权利要求6所述的一种自适应数字式射频导纳物位仪，其特征在于：所述的高频正弦波发生电路与物位测量电桥电路相连接，电路上设计了隔离变压器T01，变压器T01的输入端V+为所述的100KHz左右的正弦波信号，同时变压器T01次级、零点电容和被测物体电容构成电桥的4个臂；当被测物体有物位动作后，被测物体电容变化，物位电桥电路输出相应的物位信号；所述的物位电桥测量电路和电桥输出信号放大电路相连接，将输出的微小物位信号放大后传输至模拟开关。

7.根据权利要求1所述的一种自适应数字式射频导纳物位仪，其特征在于：所述的物位电桥测量电路由电容和正弦激励电感组成，测量出物位电容变化进而获得物位信号，再将物位小信号放大处理，送到信号选择电路。