[發明專利]單平面環形電容式含水率變送器

有效

• 申請號: 201210545844.5
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103076371A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張青
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術領域

本申請涉及物料含水率測量技術領域，特別涉及一種單平面環形電容式含水率變送器。

背景技術

隨著工業技術的不斷發展，水分檢測已經逐漸成為冶金、化工、汽車等多個領域中不可缺少的一部分。由于被測對象往往處于惡劣的工業環境下，在壓力溫度等多種因素的干擾下，如何精確快速的測量出被測體的水分含量始終是一項技術難題。在被測對象的介電常數與水的介電常數相差較大的情況下（例如砂石、土壤等），使用電容式傳感器間接測量被測對象水分的方法已被廣泛使用。它的基本原理是把被測體當做電容傳感器的介質，當被測體水分含量發生變化時，電容的介電常數將隨之發生改變，通過測量電容的變化我們可以間接測量被測體的水分含量。但是現今大多水分傳感器在實現工藝方面比較單一，一般以平行板或圓筒式電容結構為主，安裝不夠方便，更容易破壞被測體。另外，平行板或圓筒式電容結構的含水率測量裝置通常將其電容值轉換為對應的頻率值進行間接測量，稱為頻率法。頻率法是通過測量振蕩信號的頻率間接測量水分含量，頻率法中振蕩電路的實現也存在多種方法，在為了提高檢測電路的抗干擾能力以及更快的響應速度，開發者大多采用提高諧振頻率的方式，但是單純的提高諧振頻率不僅會增加自身電路間的干擾，提高三極管的開關頻率，更給頻率測量電路的采樣率提出更高的要求，從而提高制造成本，而且其溫度漂移特性更差，也不易實現溫度補償。

發明內容

本申請所要解決的技術問題是提供一種能夠解決檢測電路的高頻干擾等問題，易于實現溫度補償的單平面環形電容式含水率變送器。

為解決上述技術問題，本申請提供了一種單平面環形電容式含水率變送器，包括：單平面環形電容傳感器、振蕩電路、混頻器、整形電路、數字處理單元及溫度傳感器。所述單平面環形電容傳感器通過所述振蕩電路與所述混頻器連接。所述混頻器通過所述整形電路與所述數字處理單元連接。所述溫度傳感器與所述數字處理單元連接。

進一步地，還包括：外殼及底板。所述外殼與所述底板固定連接形成封閉結構。所述單平面環形電容傳感器設置在所述底板上部。所述振蕩電路、混頻器、整形電路及數字處理單元設置在所述外殼內部。

進一步地，所述振蕩電路及混頻器構成模擬電路層設置在所述底板的上方。所述整形電路及數字處理單元構成數字電路層設置在所述模擬電路層的上方。

進一步地，還包括：第一屏蔽層及第二屏蔽層。所述模擬電路層與所述單平面環形電容傳感器之間設置有第一屏蔽層。所述數字電路層與所述模擬電路層之間設置有第二屏蔽層。

進一步地，所述單平面環形電容傳感器包括：圓形板、內銅板及環形外銅板。所述內銅板及所述外銅板鑲嵌在所述圓形板的下表面，且所述內銅板設置在所述環形外銅板的中間。所述圓形板的上表面涂有金屬屏蔽層。

進一步地，所述底板采用陶瓷材料制成。

進一步地，所述振蕩電路包括：本振電路及帶極板振蕩電路。所述本振電路與所述混頻器連接。所述帶極板振蕩電路與所述混頻器連接。所述本振電路與所述帶極板振蕩電路連接。

進一步地，所述本振電路包括：第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一電容C?1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第一三極管Q1、第二三極管Q2、第一電感L1及第二電感L2。所述第一電容C1的一端與所述第一電感L1連接，另一端接地。所述第一電阻R1的一端與所述第一電感L1連接，另一端通過所述第二電阻R2接地。所述第三電阻R3的一端連接在所述第一電阻R1和所述第二電阻R2的公共連接處，另一端依次通過所述第五電容C5、第二電感L2及所述第二電容C2接地。所述第四電容C4的一端連接在所述第五電容C5與所述第二電感L2的公共連接處，另一端通過所述第三電容C3接地。所述第一三極管Q1的基極連接在所述第三電阻R3與所述第五電容C5的公共連接處，集電極與所述第一電感L1連接，發射極依次通過所述第四電阻R4及所述第五電阻R5接地。所述第一三極管Q1的發射極還通過所述第六電容C6接地。所述第三電容C3與所述第四電容C4的公共連接處與所述第四電阻R4及所述第五電阻R5的公共連處之間通過導線連接。所述第二三極管Q2的基極與所述第一三極管Q1的發射極連接，集電極與所述第一電感L1連接，發射極與所述混頻器連接。所述平面環形電容傳感器的一端與所述第二電感L2及所述第二電容C2的公共連接處連接。