射頻導納料位計與靜電容式料位計測量原理類(lèi)似地方在于,同樣是將傳感器探頭與儲料倉壁面作為電容的兩極,所不同的是靜電容式料位計僅僅電容測量?jì)蓸O的電容信號值來(lái)計算倉體的料位,而射頻導納料位計則在兩極之間施加了RF高頻電流信號,通過(guò)測量電容兩極間導納值(阻抗的倒數)確定料位值。
傳統射頻導納料位計傳感器的探頭以及傳輸信號線(xiàn)均采用了三端屏蔽技術(shù),即5層同心結構,從里到外依次為中心層、屏蔽層、絕緣層,中心層和屏蔽層與儀表變送器連接,中間由絕緣層將其分開(kāi),絕緣層外面是接地的安裝螺紋,即儀表變送器電路的接地端通過(guò)儀表安裝螺紋與儲料倉倉壁接通。
掛料對靜電容式料位測量的過(guò)程影響在于,當裝有粉煤灰或者活性炭的儲料倉滿(mǎn)料時(shí),由于物料具有導電性,傳感器探頭與料倉壁面之間的回路相當于只存在一只純電容;當儲料倉物料逐漸排出時(shí),傳感器探頭上掛有黏連的物料,掛料對于測量電路來(lái)講具有阻抗(既有電容又有電阻),很明顯這些掛料的存在不僅會(huì )影響電容值的測量,還會(huì )消耗測量回路電壓。以上存在的電容和電阻組成的復合信號稱(chēng)之為阻抗,其倒數稱(chēng)之為導納。
射頻導納料位計在變送器中增加了緩沖放大器的電路,當傳感器探頭上出現掛料時(shí),緩沖放大器會(huì )補償回路中損失的電壓,抵消掉掛料阻抗造成的誤差影響。到此時(shí)只解決了掛料對電路能量消耗的問(wèn)題,還存在掛料容抗C掛的問(wèn)題。由于掛料層的相對測量回路來(lái)講,其容抗和阻抗相等,利用公式原理,在電路中可以直接測量得到的掛料層導納值,計算得到掛料層的電容值,從而得到實(shí)際的傳感器探頭與料倉壁面之間電容值。
測量信號線(xiàn)是用于探桿中心層與測量電路之間傳輸測量信號的線(xiàn)纜,測量信號線(xiàn)本身存在一定的電容值,隨著(zhù)溫度變化電容值也會(huì )發(fā)生改變,從而最終影響測量的準確性。射頻導納式料位計通過(guò)應用三端屏蔽技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。測量信號線(xiàn)纜采用五層同心結構,其中屏蔽層連接到測量回路的同相放大器輸入端,增益為“1”,其輸出端與測量信號線(xiàn)的中心層連通,兩者之間電壓、頻率及相位相同,即屏蔽層和中心層之間沒(méi)有電流流過(guò),相當于將測量信號線(xiàn)的電容值屏蔽掉,這樣即使因為溫度變化引起測量信號線(xiàn)的電容值變化,也不會(huì )影響到最終電容值的測量。