[发明专利]一种自适应数字式射频导纳物位仪

说明书

一种自适应数字式射频导纳物位仪,包括主控制器和自适应物位信号采集电路，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、积分电路和信号放大电路；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，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，实现高精度的物位测量。本发明消除探杆上挂料对物位信号的影响，提高斩波延时积分的准确性，实现自适应谐振信号斩波，节省设备调试时的人力、物力成本。

技术领域

本发明涉及工业物位测量技术领域，具体涉及一种自适应数字式射频导纳物位仪。

背景技术

在工业化生产过程中，物位测量是生产过程控制中的一个重要环节，物位仪表已经被广泛应用于工业生产测量当中。物位测量原理主要包括基于超声波式、电阻式、电容式等，而射频导纳技术由于消除了挂料对测量的影响，提高了物位测量精度，被更广泛的应用在工业领域中。

目前，已知的射频导纳物位仪通过高频正弦波发生电路输出正弦信号源，利用物位电桥测量测量待测物的导纳值，并根据传输线理论在相位斩波积分，从而获得真实物位值。但在实际的仪表生产过程中，高频正弦波发生电路受到电子元器件参数误差和工业高温等影响，高频正弦波信号将无法精确达到额定100KHz频率；为了实现抗挂料干扰，需要人工观察示波器，再根据示波器所示高频正弦波频率，调节电位器最终输出斩波延时信号。这种人工调节电位器的方法耗时耗力，效率较低；而且根据射频导纳原理获得的斩波积分区域，会因为挂料的长度、挂料的种类而产生偏移。在测量过程中按照斩波积分原始物位信号，最终获得的物位值也会存在误差，精度不高。

因此，现有的射频导纳物位仪，受各种因素影响，存在着发生正弦波信号频率不准确，需要人工手动调节电位器，消除抗挂料干扰不彻底等问题，总的来说适应性并不强，准确度不高。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种自适应数字式射频导纳物位仪，实现了谐振信号斩波的自适应功能，避免了生产过程中高频正弦信号频率误差，导致测量不精确的问题；在选取积分区域时，不断调节补偿延时参数，调整斩波积分相位，增强消除挂料噪声效果，提升物位测量的准确度；除此以外，也避免了在生产使用过程中，需要根据谐振信号调整斩波延时时间的问题，主控制器输出的相位PWM斩波信号更准确。实现自适应频率的斩波积分，节省了人力、物力成本；能有效的解决上述问题。

本发明通过以下技术方案实现：

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，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。