國(guó)內(nèi)目前的各類(lèi)面對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)革新方興未艾，隨著科技的進(jìn)步，這種趨勢(shì)將越來(lái)越明顯，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的推動(dòng)力也是巨大的。典型的例子是：在磁翻板液位計(jì)技術(shù)未革新之前，國(guó)內(nèi)的的磁翻板液位計(jì)在測(cè)量普通介質(zhì)都是**使用正常的，然而隨著工業(yè)機(jī)械，化工，電力，石油等高速的發(fā)展，也同時(shí)產(chǎn)生了一些需要更**，更特殊要求的環(huán)境，由于測(cè)量介質(zhì)的特殊性，影響了磁翻板液位計(jì)正常測(cè)量功能的進(jìn)行，導(dǎo)致其工作狀態(tài)出現(xiàn)非正常狀況。舉例如下：
 
比如：用磁翻板液位計(jì)測(cè)量大型鍋爐氣包上的液位,具有高密封,防泄漏,可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。由于鍋爐汽包水位測(cè)量對(duì)于鍋爐的安全運(yùn)行是極為重要的,水位過(guò)高、過(guò)低將引起蒸汽品質(zhì)變壞或水循環(huán)惡化甚至造成事故。磁翻板液位計(jì)在其傳感器中用于機(jī)—電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件干簧管只能工作在120 OC以下的工作環(huán)境中,因此在高溫環(huán)境下,干簧管磁翻柱液位計(jì)無(wú)法輸出電信號(hào),需要尋求一種新型的傳感器來(lái)解決這一難題。 于是一種新思路應(yīng)運(yùn)而生，這就是一種新型容柵式磁翻板液位計(jì)。它是在干簧管磁翻柱液位計(jì)的基礎(chǔ)上,改用容柵傳感器代替了干簧管作為遠(yuǎn)傳裝置。

由于傳感器的精度直接影響測(cè)量的結(jié)果,為了設(shè)計(jì)出優(yōu)的傳感器,本文分別使用了遠(yuǎn)場(chǎng)單元和Trefftz有限元方法對(duì)電容傳感器進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,將兩者的仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值比較,發(fā)現(xiàn)Hybrid-Trefftz有限元是一種有效的方法,它與真實(shí)值之間的相對(duì)誤差只為3.3%。使用ANSYS大型有限元軟件分別對(duì)四種不同形狀的電容傳感器極板及結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),從而選取優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù),研制出容柵傳感器的模型樣機(jī)。

由于電容傳感器的電容極板之間的電容為幾個(gè)pf的數(shù)量級(jí),為了準(zhǔn)確的檢測(cè)出電容的變化量,本課題采用了基于充放電原理的微小電容測(cè)量電路。采用MSP430單片機(jī)控制容柵傳感器中電容極板的選通,數(shù)據(jù)的采集和處理,并計(jì)算出液位值,輸出PWM波,由后續(xù)電路轉(zhuǎn)換成兩線制4-20MA電流信號(hào)。

系統(tǒng)調(diào)試成功后,進(jìn)行模擬檢測(cè)測(cè)量和溫度特性分析。其傳感器能分辨出磁翻柱的翻轉(zhuǎn)情況,但其重復(fù)性在各電容極板檢測(cè)中差別較大,極板檢測(cè)的重復(fù)性較好的為0.035%,較差的為8.9%。其溫度特性主要由傳感器和檢測(cè)電路的溫度特性決定,容柵傳感器可以用耐高溫材料制成,而檢測(cè)電路可以通過(guò)屏蔽引線讓它遠(yuǎn)離測(cè)量筒,并且在引線處加散熱片。

在設(shè)計(jì)的整體思路上，為了減少引線上雜散電容的影響采用了抗雜散電容電路，各種參數(shù)的測(cè)試結(jié)果表明此容柵磁翻板液位計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)液位的測(cè)量,可能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

由于磁翻板液位計(jì)技術(shù)革新才有了現(xiàn)在的高溫高壓型磁翻板液位計(jì)，同時(shí)也使得用戶(hù)的使用費(fèi)用成本大幅降低，只有技術(shù)的不斷進(jìn)步，才能逐步提高進(jìn)口產(chǎn)品的替代率，提高國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的占有率和使用率。 
 

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