專利名稱：一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液位及物位自動(dòng)檢測(cè)和控制液位測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別 ; 是 一 種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)及其方法。
背景技術(shù)：
目前對(duì)于物位的測(cè)量，有電容式物位計(jì)，對(duì)于非導(dǎo)電介質(zhì)的測(cè)量， 它完全可以勝任，對(duì)于導(dǎo)電性介質(zhì)，如果掛料很輕微的場(chǎng)合也可以應(yīng) 用電容式物位計(jì)，但如果掛料嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)用電容式物位計(jì)會(huì)產(chǎn)生很大 10 的測(cè)量誤差。射頻導(dǎo)納技術(shù)是一種新型物位測(cè)量方法，它能減小或消除由被測(cè) 導(dǎo)電介質(zhì)電極掛料的測(cè)量誤差，從而提高電容式物位計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確 度。本發(fā)明產(chǎn)品無須人工調(diào)節(jié)可自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定。在測(cè)量過程中，根據(jù)15 外部信號(hào)的大小，由CPU控制換檔繼電器進(jìn)行自動(dòng)換檔，達(dá)到對(duì)信號(hào)的最優(yōu)測(cè)量。四線制的設(shè)計(jì)保證了儀表有足夠的功率來發(fā)射足夠強(qiáng)的 能量來滿足惡劣的測(cè)量條件。本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)而提供一種四線制射20 頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)及其方法。本發(fā)明采用四線制進(jìn)行工作。四線制 是指供電和輸出信號(hào)各需要兩根線纜。其中，兩根電纜用于提供電源，兩根電纜用于提供4-20mA電流信號(hào)輸出。它的抗干擾措施優(yōu)于兩線制 儀器。本發(fā)明的變送器在工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)標(biāo)定，無須人工進(jìn)行調(diào)換 25測(cè)量檔位，通過單片機(jī)MSP430控制繼電器可以實(shí)現(xiàn)檔位連續(xù)自動(dòng)變換，從而達(dá)到對(duì)信號(hào)的最優(yōu)測(cè)量。本發(fā)明采用可以進(jìn)行直觀顯示的液晶顯示器，避免了傳統(tǒng)的射頻

發(fā)明內(nèi)容
導(dǎo)納物位計(jì)沒有直觀顯示的缺點(diǎn)。同時(shí)，可以通過按鍵對(duì)量程，阻尼 系數(shù)，繼電器開，關(guān)等相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。技術(shù)方案一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，包括LC振蕩電路，電橋電路， 5前級(jí)放大電路，檢波同步電路，檢波電路，信號(hào)放大電路，MSP430F147 單片機(jī)，93C46EEPR0M存儲(chǔ)電路，液晶顯示器，AD420電流輸出電路，按鍵輸入電路，繼電器輸出電路以及連續(xù)液位控制自動(dòng)換檔電路(如圖2所示)。MSP430 F147單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)換檔。經(jīng)過檢波、積分選出有料位變化量引起的信號(hào)經(jīng)過變換將直流信號(hào)輸送給CPU處 m理器處理后送到液晶顯示器顯示，AD420電流輸出電路，按鍵輸入電路，繼電器輸出電路以及連續(xù)液位控制自動(dòng)換檔電路。MSP430單片機(jī)控制A D 4 2 0電流輸出電路輸出4 - 2 0 m A電流信號(hào)。所述LC振蕩電路由三極管Q4， Q5, Q6以及由C21, C22， C23, C24,C25及電感線圈組成如圖3所示。 15 所述電橋電路由檔位電容C1與探頭中心端與大地形成的檢測(cè)電容C3串聯(lián)，然后與電感線圈并聯(lián)組成橋式測(cè)量電路，測(cè)量橋式電路測(cè)量中心線P與地之間的電容變化量。所述前級(jí)放大電路由Q7， Q8, Q9以及電阻R37, R38, R39,電容組成。如圖4所示。20 所述檢波同步電路由CD4007作為核心元件形成。如圖3所示。所述檢波電路由SD5 001作為核心元件形成。如圖3所示。 所述信號(hào)放大電路由OP07形成信號(hào)運(yùn)算放大電路。如圖3所示。 所述MSP430單片機(jī)控制AD420輸出4-20mA信號(hào)。 所述MSP430單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)換檔，完成對(duì)外部信號(hào)的25 最優(yōu)溯'J量。反映物位或液位變化的信息經(jīng)過MSP430單片機(jī)的處理后，直接送 到液晶顯示器進(jìn)行顯示。 具體的實(shí)現(xiàn)原理根據(jù)射頻導(dǎo)納原理，掛料部分復(fù)阻抗的實(shí)部和虛部數(shù)值上相等。1015即■1^二『Cg (1)在實(shí)際測(cè)量過程中，可以獲得整個(gè)被測(cè)量液體的復(fù)阻抗x等相關(guān)信息。其中A = 丄《，.( 2 )式中C為包含了物料和掛料的電容信息，C = Cw + Cg ; R為 掛料部分和真實(shí)物料部分的電阻串聯(lián)之和。由于掛料部分的橫截面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于物料部分的橫截面積，掛料 部分的電阻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物料部分的電阻，可以近似認(rèn)為R即為掛料部 分的電阻值Rg.這樣由式(l)、式(2)得因此只要測(cè)得被測(cè)液體的復(fù)阻抗的實(shí)部和虛部，就可以準(zhǔn)確得出 物位電容，消除掛料電容的影響。。根據(jù)射頻導(dǎo)納理論分析，對(duì)落后TT /4的那些點(diǎn)進(jìn)行采樣，即可消除掛料影響，得到真實(shí)物位信號(hào)。首先 由三極管Q4， Q5, Q6以及由C21， C22, C23， C24， C25及電感線圈組 成的振蕩電路為探頭提供高頻60K的正弦振蕩信號(hào)。另一方面，60K 的正弦振蕩信號(hào)通過電阻R27， C18， R28， C19以及CD4007形成兩個(gè)同 頻(60K ),反向(相位落后初始振蕩信號(hào)TT / 4 )的方波信號(hào)，由CD4007 的8腳和12腳輸出。這樣，通過CD4007的8和12角分別控制SD5001的開 關(guān)3，開關(guān)4的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)物位信息的釆集。四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)的整體工作方法程序是為了更好 的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，便于對(duì)儀器的一些參數(shù)進(jìn)行修改的的主程序。它是 對(duì)整個(gè)儀器的完善和功能的加強(qiáng)。四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)測(cè)量方法的程序是指本發(fā)明的儀 器在對(duì)液位或物位高度測(cè)量時(shí)儀器的工作內(nèi)容。 一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)測(cè)量方法，其步驟如下歩驟Sl,讀出存儲(chǔ)在EEPROM93C46的數(shù)據(jù)；歩驟S2，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波；歩驟S3， L—DIS=0, C-DIS=0; 5 歩驟S4，濾波基數(shù)n腦o filter計(jì)算步驟S5, MSP單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)切換到當(dāng)前最合適的測(cè) 量檔位，并計(jì)算當(dāng)前物位對(duì)應(yīng)的電容值C-MEASURE;歩驟S6，計(jì)算當(dāng)前物位高度MEASURE,并顯示；歩驟S7,顯示當(dāng)前物位對(duì)應(yīng)的電容值C-MEASURE; m 歩驟S8，進(jìn)入按鍵掃描，如果M0D]〉1,則Measure-int=Measure,進(jìn)入步驟S9，否則直接進(jìn)入步驟S9:歩驟S9，根據(jù)菜單設(shè)置的內(nèi)容，由MSP430控制報(bào)警繼電器動(dòng)作歩驟SIO， AD420輸出4-20MA的電流；步驟Sll，繼續(xù)進(jìn)行按鍵MODE內(nèi)容判斷，MODE為O,返回步驟S5， 15MODE不為O，返回上一級(jí)主程序。發(fā)明的有益效果本發(fā)明的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)在高 溫、高壓、粉塵和有限的小空間的測(cè)量有著其它產(chǎn)品不可取代的地位 和優(yōu)勢(shì)。而且這是國內(nèi)外第一個(gè)。射頻導(dǎo)納物位計(jì)在測(cè)量上比電容式 穩(wěn)定可靠在一些領(lǐng)域是不能缺少的。 20 目前國內(nèi)外還沒有專門的公司對(duì)此技術(shù)進(jìn)行深度的研究，四線制射頻導(dǎo)納產(chǎn)品在石油、污水等行業(yè)銷售比電容式，兩線制射頻導(dǎo)納有 很大的優(yōu)勢(shì)，而且還減少人員調(diào)試維護(hù)費(fèi)用。本發(fā)明可用于造紙，化工，發(fā)電，冶金等行業(yè)液位及物位自動(dòng)檢25


下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的典型實(shí)施例作詳細(xì)描述。本發(fā)明的上 述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。圖l是射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)的整體結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明的射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)的原理框圖 圖3是本發(fā)明的60K振蕩信號(hào)產(chǎn)生，檢波同步單元，檢波單元，信號(hào)放大單元的電路圖；圖4是本發(fā)明的射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)前級(jí)信號(hào)放大的電路圖； , 圖5是隨著物位信號(hào)進(jìn)行幅度變化的調(diào)制波形；圖6是對(duì)載有液位或物位信號(hào)的調(diào)制波形進(jìn)行檢波后的波形 圖7是整個(gè)射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)整體流程圖； 圖8是四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)測(cè)量方法流程圖。 圖中l(wèi)、塑料蓋；2、面膜；3、面膜底板；4、按鈕部件；5、顯 m示電路板部件；6、 RFL300主板；7、變送器；8、小鋁蓋；9、振蕩電 路；10、電橋電路；11、信號(hào)前級(jí)放大；12、電源電路；13、檢波同 步單元；14、檢波單元；15、 EEPROM; 16、 AD420電流輸出17、積 分電路；18、信號(hào)放大單元；19、按鍵；20、 MSP430F147; 21、換檔 繼電器22、報(bào)警繼電器；23、液晶顯示屏。1具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖l是射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖中塑料蓋i;面 膜2;面膜底板3;按鈕部件4;顯示電路板部件5; RFL300主板6;變送器7;小鋁蓋8。它是本發(fā)明的變送器整體外觀結(jié)構(gòu)圖。其中模擬電 20路部分的電路板位于最下面和殼底接觸，數(shù)字部分的電路板位于模擬 電路板上方，液晶顯示屏與按鍵電路板位于數(shù)字電路板上方。傳感器， 電流輸出，繼電器輸出，電源都是通過小鋁蓋8前方的接線端子進(jìn)行圖2是本發(fā)明的射頻導(dǎo)納液位計(jì)及物位計(jì)的原理框圖。首先LC振 25蕩器電路9是由三極管Q4， Q5, Q6以及由C21, C22, C23, C24, C25及 電感線圈組成(如圖3所示)。它產(chǎn)生峰峰為20V，頻率為60K的正弦振蕩信號(hào)，用于加載到探頭(探頭是與圖l所示整個(gè)變送器的接線端子檔位電容C1與檢測(cè)電容C3串聯(lián)，然后與電感線圈并聯(lián)組成橋式測(cè) 量電路IO,測(cè)量橋式電路測(cè)量中心線P與地之間的電容變化量。LC振蕩器電路產(chǎn)生60K正弦信號(hào)給電橋電路10,測(cè)量橋式電路測(cè)量 中心線與地之間的電容變化量。反映物位信息的信號(hào)幅度加載到60K、振蕩信號(hào)上，由于信號(hào)非常微弱， 一般只有幾十毫伏故需要前級(jí)放大 電路ll進(jìn)行信號(hào)放大。放大后的波形通過變壓器進(jìn)行進(jìn)行隔離，然后 由檢波單元14檢波，具體波形如圖6所示。檢波信號(hào)通過積分電路成為 直流信號(hào)，送入精密運(yùn)算放大器0P07 (如圖3所示)進(jìn)行放大處理。放 大后的直流信號(hào)進(jìn)入MSP430F147的AD輸入口P6. 4，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換工作。io 其中數(shù)據(jù)采集工作是由MSP430F147的並片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器A進(jìn)行控制.., 采集到的數(shù)據(jù)通過MSP430單片機(jī)內(nèi)部的處理，首先控制換檔繼電器輸 出合適的檔位進(jìn)行工作，計(jì)算出當(dāng)前液位或物位對(duì)應(yīng)的電容數(shù)值 C-Measure,然后對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波，計(jì)算出當(dāng)前液位或物位 對(duì)應(yīng)的高度Measure,送入液晶顯示屏進(jìn)行物位高度和電容值的顯示h MSP430單片機(jī)控制AD420進(jìn)行電流信號(hào)的輸出，滿足應(yīng)用場(chǎng)合要求。通 過按鍵板的五個(gè)按鍵完成對(duì)儀器工作參數(shù)如量程,阻尼系數(shù)，低位繼 電器的開，關(guān)等參數(shù)的修改和保存。電源電路是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。首先由交流220V電源通過 AC-DC變換為直流24V電源，然后通過LM7815, LM7812， LM78(J5組成的2()電路分別提供15V直流，12V直流，5V直流電源。單片機(jī)的3. 3V電源是 由5V電源通過LM317的調(diào)整產(chǎn)生的。圖4是本發(fā)明的射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)的前級(jí)信號(hào)放大的電路 圖。探頭的中心端與大地形成一個(gè)電容，是一個(gè)可變電容，與檔位固 定電容串聯(lián)，然后與電感線圈并聯(lián)形成電橋電路，通過對(duì)探頭中心端25電容信號(hào)的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)物位信號(hào)的測(cè)量。由于測(cè)量到的載有物位信息 的信號(hào)非常微弱， 一般在亳伏數(shù)量級(jí)，所以需要前級(jí)放大電路進(jìn)行放 大處理，以提高后級(jí)電路處理能力。。本發(fā)明的前級(jí)放大電路由Q7， Q8, Q9以及電阻R37, R38, R39，電容等組成(如圖4所示)。放大后 的波形如圖5所示。它是載波(60K初始振蕩信號(hào))隨著信號(hào)幅度變化 的調(diào)制波。在同一檔位上，反映物位信息的調(diào)幅波形的幅度與物位電容，物位高度是成正比關(guān)系的。即當(dāng)物位電容增加時(shí)，圖5所示的調(diào)幅波形 的幅度也是在增加的。 s 圖6是對(duì)載有物位信號(hào)的調(diào)制波形進(jìn)行檢波后的波形；經(jīng)過檢波處理后的波形如圖所所示，是采用L C振蕩電路盧生高頻 信號(hào)，高頻信號(hào)通過橋式電路測(cè)量中心線與地之間的電容變化量并由 放大電路將此信號(hào)放大，經(jīng)過檢波得到的信號(hào)波形。對(duì)圖6所示波形 進(jìn)行積分處理，變換為反映物位或液位變化的直流信號(hào)。 m 上述的直流信號(hào)經(jīng)過精密運(yùn)算放大器0P07 (如圖3所示)放大處理，送入MSP430的P6. 4，通過單片機(jī)內(nèi)部的ADC12進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù) 字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。圖7是整個(gè)射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)的整體工作流程； 一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)總體工作流程，其步驟如下 15 步驟S20,進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作，顯示RFL-300DELTAPHASE兩次；步驟S21,延時(shí)50MS;步驟S22,按鍵MODE狀態(tài)判斷； :o 歩驟S221，沒有按下MODE鍵，MOI)E為O，進(jìn)入當(dāng)前物位測(cè)量子程序，如果這個(gè)過程中沒有按MODE鍵，則一直處于測(cè)量狀態(tài)；否則按下 MODE鍵,M0DE=1,子程序返回；步驟S222, MODE為l,進(jìn)入密碼確認(rèn)子程序，密碼錯(cuò)誤，MODE為O, 子程序返回；密碼正確，M0DE為2,子程序返回； 25 步驟S223， M0DE為2，進(jìn)入量程修改子程序，按下MODE鍵，M0DE=3,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在量程修改菜單停留；步驟S224, M0DE為3，進(jìn)入阻尼系數(shù)修改子程序，按下MODE鍵， M0DE=4，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在阻尼系數(shù)修改菜 單停留；
歩驟S"5， M0DE為4，進(jìn)入低位標(biāo)定修改子程序，按下MODE鍵， M0DE=5，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在低位標(biāo)定修改菜 單停留；步驟S226, M0DE為5,進(jìn)入高位標(biāo)定修改子程序，按下MODE鍵， .sM0DE=6，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在高位標(biāo)定修改菜 單停留；歩驟S227, M0DE為6,進(jìn)入低位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下MODE 鍵，M0DE=7,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在低位繼電器開點(diǎn)修改菜單停留；io 歩驟S228, M0DE為7，進(jìn)入低位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下MODE鍵，M0DE=8，子程序返回；沒有按MOD:E鍵，程序則一直在低位繼電器 關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；步驟S229, M0DE為8，進(jìn)入低低位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下 MODE鍵，M0DE=9,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在低低位 15 繼電器開點(diǎn)修改菜單停留；歩驟S22A, M0DE為9，進(jìn)入低低位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下 MODE鍵,MODE=10，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在低低 位繼電器關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；歩驟S2213， MODE為10,進(jìn)入高位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下MODE 20鍵，M0DE=11,子程序返回；沒有按M()DE鍵，程序則一直在高位繼電器開點(diǎn)修改菜單停留；步驟S22C,MODE為ll,進(jìn)入高位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下MODE 鍵，M0DE=12,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在高位繼電 器關(guān)點(diǎn)修改菜單停留； 25 歩驟S22D, M0DE為12,進(jìn)入高高位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下MODE鍵，M0DE-13,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在高高 位繼電器開點(diǎn)修改菜單停留；步驟S22E, M0DE為13,進(jìn)入高高位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下 MODE鍵，M0DE=14,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在高高
位繼電器關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；歩驟S22F,MODE為14，進(jìn)入錯(cuò)誤繼電器輸出修改子程序，按下MODE 鍵，M0DE=15，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在錯(cuò)誤繼電器輸出修改菜單停留；歩驟S22J， M0DE為15，進(jìn)入電流輸出顯示子程序，按下MODE鍵， MODE=0,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在電流輸出顯示菜步驟S23,返回步驟S22，進(jìn)行按鍵MODE狀態(tài)判斷。圖8是本發(fā)明四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)測(cè)量方法流程圖。 m —種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)測(cè)量方法，其步驟如下步驟Sl,讀出存儲(chǔ)在EEPROM93C46的數(shù)據(jù)，包括，量程，低位高 度，低位電容值，高位高度，高位電容值，低位繼電器開點(diǎn)高度，低 位繼電器關(guān)點(diǎn)高度，低低位繼電器開點(diǎn)高度，低低位繼電器關(guān)點(diǎn)高度-高位繼電器開點(diǎn)高度，高位繼電器關(guān)點(diǎn)高度，高高位繼電器開點(diǎn)高度， 15高高位繼電器關(guān)點(diǎn)高度，錯(cuò)誤繼電器數(shù)值，阻尼數(shù)值； 步驟S2，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波； 歩驟S3， L-DIS=0, C-DIS=0; 步驟S4，濾波基數(shù)n腿o filter計(jì)算；步驟S5 ， MSP單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)切換到當(dāng)前最合適的測(cè) 20量檔位，并計(jì)算當(dāng)前物位對(duì)應(yīng)的電容值C-MEASURE;步驟S6，計(jì)算當(dāng)前物位高度MEASURE，并顯示；步驟S7，顯示當(dāng)前物位對(duì)應(yīng)的電容值C-MEASURE;步驟S8,進(jìn)入按鍵掃描，如果M0DE4,則Measure-int=Measure， 進(jìn)入步驟S9，否則直接進(jìn)入步驟S9; :5 步驟S9，根據(jù)菜單設(shè)置的內(nèi)容，由MSP430控制報(bào)警繼電器動(dòng)作；步驟SIO, AD420輸出4-20MA的電流;步驟Sll,繼續(xù)進(jìn)行按鍵MODE內(nèi)容判斷，MODE為O，返回步驟S5, MODE不為O,返回上一級(jí)主程序。 實(shí)例單停留:LC振蕩器電路1產(chǎn)生60K正弦信號(hào)給電橋電路10,外接探頭電容 500P(電容箱模擬)，橋式電路測(cè)量中心線的調(diào)幅波形的峰峰值是 8謹(jǐn)V,通過前級(jí)放大電路放大后的波形峰峰值為l. 28V，然后通過變壓 器進(jìn)行信號(hào)隔離，峰峰電壓為600MV，通過檢波單元后輸出信號(hào)為圖5s 所示.從0到底端峰頂?shù)闹禐?0謹(jǐn)v(是個(gè)負(fù)值),通過R11，C11組成的積 分電路后形成反映物位信號(hào)變化的直流信號(hào)，其值為20畫V,然后通過 OP07組成的放大電路對(duì)上述直流信號(hào)放大4倍后為80謹(jǐn)V,在通過OP07 進(jìn)行兩倍放大后，由OP07的輸出1. 6V直流電壓給MSP430的P6. 4口 (，由 MSP430內(nèi)部的定時(shí)器A定時(shí)對(duì)P6. 4口的信號(hào)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換。通過m MSP430內(nèi)部的ADC12進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，首先要經(jīng)過軟件濾波，然 后通過自動(dòng)換檔子程序判斷當(dāng)前的電容值500PF在第五檔位上，由 MSP430單片機(jī)控制換擋繼電器工作在第五檔位上。然后，對(duì)采集到的 數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，在液晶顯示屏上輸出當(dāng)前的物位高度2. 5M,電容 值500PF。i5 雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，應(yīng)該明白本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，對(duì)本專業(yè)的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的各種變化和改進(jìn)都能 實(shí)現(xiàn)，但這些都在本發(fā)明權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi).
權(quán)利要求
1. 一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，包括LC振蕩電路，電橋電路，前級(jí)放大電路，檢波同步電路，檢波電路，信號(hào)放大電路，MSP430F147單片機(jī)，EEPROM存儲(chǔ)電路，液晶顯示器，AD420電流輸出電路，按鍵輸入電路，MSP430F147單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)換檔，其特征在于，經(jīng)過檢波、積分選出有料位變化量引起的信號(hào)經(jīng)過變換將直流信號(hào)輸送給CPU處理器處理后送到液晶顯示器顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，其特征在 于，所述LC振蕩電路由三極管Q4， Q5， Q6以及由C21, C22, C23, C24,mC25及電感線圈組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)、其特征在 于，所述電橋電路由檔位電容C1與探頭中心與地之間形成的檢測(cè)電容 C3串聯(lián)，然后與電感線圈并聯(lián)組成橋式測(cè)量電路，測(cè)量橋式電路測(cè)量 中心線P與地之間的電容變化量。
4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，其特征在 于，所述前級(jí)放大電路由Q7， Q8， Q9以及電阻R37, R38, R39,電容組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，其特征在 于，所述檢波同步電路由CD4007作為核心元件形成；所述檢波電路20 SD5001作為核心元件形成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，其特征 在于，所述信號(hào)放大電路OP07形成信號(hào)運(yùn)算放大電路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，其特征 在于，所述MSP430單片機(jī)控制AD420輸出4-20mA信號(hào)。
8、根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)，其 特征在于，所述MSP430單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)換檔，完成對(duì)外 部信號(hào)的最優(yōu)測(cè)量。
9、一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)總體工作方法，其步驟如下 歩驟S20,進(jìn)行系統(tǒng)初始化工作，顯示RFL-300DELTAPHASE兩次； 步驟S21,,延時(shí)50MS;歩驟S22,，按鍵MODE狀態(tài)判斷；步驟S221,沒有按下MODE鍵，MOI)E為O,進(jìn)入當(dāng)前物位測(cè)量子程 序，如果這個(gè)過程中沒有按MODE鍵，則一直處于測(cè)量狀態(tài)；否則按下 MODE鍵，M0DE=1，子程序返回； i(, 歩驟S222, MODE為l,進(jìn)入密碼確認(rèn)子程序，密碼錯(cuò)誤，MODE為O,子程序返回；密碼正確，M0DE為2,子程序返回；歩驟S223, M0DE為2,進(jìn)入量程修改子程序，按下MODE鍵，M0DE=3, 子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在量程修改菜單停留；歩驟S224， M0DE為3，進(jìn)入阻尼系數(shù)修改子程序，按下MODE鍵， 15M0DE=4，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在阻尼系數(shù)修改菜 單停留；步驟S225， M0DE為4，進(jìn)入低位標(biāo)定修改子程序，按下MODE鍵， M0DE=5,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在低位標(biāo)定修改菜 單停留；w 歩驟S226， M0DE為5,進(jìn)入高位標(biāo)定修改子程序，按下MODE鍵，M0DE=6，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在高位標(biāo)定修改菜 單停留；步驟S227， M0DE為6，進(jìn)入低位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下MODE 鍵，M0DE=7，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在低位繼電器 二5開點(diǎn)修改菜單停留；步驟S228, M0DE為7,進(jìn)入低位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下MODE 鍵，M0DE=8,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在低位繼電器 關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；歩驟S229， M0DE為8，進(jìn)入低低位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下M0DE鍵,M0DE=9,子程序返回；沒有按M0DE鍵，程序則一直在低低位繼電器開點(diǎn)修改菜單停留；步驟S22A, M0DE為9，進(jìn)入低低位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下 MODE鍵，MODE=10,子程序返回沒有按MODE鍵，程序則一直在低低 5 位繼電器關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；歩驟S22B， MODE為10,進(jìn)入高位繼電器開點(diǎn)修改子程序.按下MODE 鍵，M0DE=11,子程序返回；沒有按M()DE鍵，程序則一直在高位繼電器開點(diǎn)修改菜單停留；步驟S22C， MODE為11 ，進(jìn)入高位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下MODE m鍵，MODE=12,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在高位繼電 器關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；歩驟S22D， M0DE為12,進(jìn)入高高位繼電器開點(diǎn)修改子程序，按下 MODE鍵，M0DE=13,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在高高 位繼電器開點(diǎn)修改菜單停留； 15 步驟S22E, M0DE為13,進(jìn)入高高位繼電器關(guān)點(diǎn)修改子程序，按下MODE鍵，M0DE=14,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在高高 位繼電器關(guān)點(diǎn)修改菜單停留；步驟S22F,MODE為14,進(jìn)入錯(cuò)誤繼電器輸出修改子程序，按下MODE 鍵，M0DE=15，子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則一直在錯(cuò)誤繼電 二u 器輸出修改菜單停留；步驟S22J， M0DE為15,進(jìn)入電流輸出顯示子程序，按下MODE鍵， MODE=0,子程序返回；沒有按MODE鍵，程序則 一直在電流輸出顯示菜 單停留；歩驟S23，返回步驟S22，進(jìn)行按鍵MODE狀態(tài)判斷。
10、 一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物伎計(jì)測(cè)量方法，其步驟如下 步驟S1，讀出存儲(chǔ)在EEPROM93C46的數(shù)據(jù)； 步驟S2，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波； 步驟S3， L-DIS-O， C-DIS二O; 歩驟S4,濾波基數(shù)numo filter計(jì)算；歩驟S5, MSP單片機(jī)控制換檔繼電器自動(dòng)切換到當(dāng)前最合適的觀': 量檔位，并計(jì)算當(dāng)前物位對(duì)應(yīng)的電容值C-MEASIIRE;歩驟S6,計(jì)算當(dāng)前物位高度MEASURE,并顯示； s 歩驟S7，顯示當(dāng)前物位對(duì)應(yīng)的電容值C-MEASURE;步驟S8，進(jìn)入按鍵掃描，如果MODE-l,則Measure-int=Measure, 進(jìn)入步驟S9，否則直接進(jìn)入步驟S9:步驟S9,根據(jù)菜單設(shè)置的內(nèi)容，由MSP430控制報(bào)警繼電器動(dòng)作:歩驟SIO，， AD420輸出4-20MA的電流； ") 歩驟Sll,繼續(xù)進(jìn)行按鍵MODE內(nèi)容判斷，MODE為O,返回步驟S5,MODE不為O，返回上一級(jí)主程序。
全文摘要
本發(fā)明涉及液位及物位自動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種四線制射頻導(dǎo)納液位及物位計(jì)及其方法。包括LC振蕩電路，電橋電路，前級(jí)放大電路，檢波同步電路，檢波電路，信號(hào)放大電路，MSP430F147單片機(jī)，93C46EEPROM存儲(chǔ)電路，液晶顯示器，AD420電流輸出電路，按鍵輸入電路，繼電器輸出電路以及連續(xù)液位控制自動(dòng)換檔電路經(jīng)過檢波、積分選出有料位變化量引起的信號(hào)經(jīng)過變換將直流信號(hào)輸送給CPU處理器處理后送到液晶顯示器顯示。本發(fā)明的產(chǎn)品在化工、污水等行業(yè)銷售比電容式，兩線制射頻導(dǎo)納有很大的優(yōu)勢(shì)，而且還減少人員調(diào)試維護(hù)費(fèi)用；在高溫高壓狹小空間的位置測(cè)量是不可取代的。
文檔編號(hào)G01F23/22GK101210838SQ20061016968
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者劉海琴, 孫志強(qiáng), 黃冠亞 申請(qǐng)人:德菲電氣(北京)有限公司