[發明專利]一種自適應數字式射頻導納物位儀

在審

• 申請號: 202211348343.8
• 申請日: 2022-10-31
• 公開（公告）號: CN115824352A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 劉虎;陳明照;趙俊杰;路璐;李燁;吳俊
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G01F23/284
• 分類號: G01F23/284;G01F23/80
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 鄒文玉

一種自適應數字式射頻導納物位儀,包括主控制器和自適應物位信號采集電路，自適應物位信號采集電路包括高頻正弦波發生電路、物位測量電橋電路、過零采樣電路、自適應斬波電路、信號選擇電路、積分電路和信號放大電路；主控制器計算高頻正弦波頻率、適應頻率并且輸出斬波延時信號，能主動適應頻率并根據頻率輸出斬波延時信號；并引入補償延時參數，根據回傳的物位信號，對補償延時參數賦值，不斷調整延時參數，微調～斬波積分范圍，使得處理后的物位值與實際物位值達到精度范圍，實現高精度的物位測量。本發明消除探桿上掛料對物位信號的影響，提高斬波延時積分的準確性，實現自適應諧振信號斬波，節省設備調試時的人力、物力成本。

技術領域

本發明涉及工業物位測量技術領域，具體涉及一種自適應數字式射頻導納物位儀。

背景技術

在工業化生產過程中，物位測量是生產過程控制中的一個重要環節，物位儀表已經被廣泛應用于工業生產測量當中。物位測量原理主要包括基于超聲波式、電阻式、電容式等，而射頻導納技術由于消除了掛料對測量的影響，提高了物位測量精度，被更廣泛的應用在工業領域中。

目前，已知的射頻導納物位儀通過高頻正弦波發生電路輸出正弦信號源，利用物位電橋測量測量待測物的導納值，并根據傳輸線理論在相位斬波積分，從而獲得真實物位值。但在實際的儀表生產過程中，高頻正弦波發生電路受到電子元器件參數誤差和工業高溫等影響，高頻正弦波信號將無法精確達到額定100KHz頻率；為了實現抗掛料干擾，需要人工觀察示波器，再根據示波器所示高頻正弦波頻率，調節電位器最終輸出斬波延時信號。這種人工調節電位器的方法耗時耗力，效率較低；而且根據射頻導納原理獲得的斬波積分區域，會因為掛料的長度、掛料的種類而產生偏移。在測量過程中按照斬波積分原始物位信號，最終獲得的物位值也會存在誤差，精度不高。

因此，現有的射頻導納物位儀，受各種因素影響，存在著發生正弦波信號頻率不準確，需要人工手動調節電位器，消除抗掛料干擾不徹底等問題，總的來說適應性并不強，準確度不高。

發明內容

針對上述的技術問題，本技術方案提供了一種自適應數字式射頻導納物位儀，實現了諧振信號斬波的自適應功能，避免了生產過程中高頻正弦信號頻率誤差，導致測量不精確的問題；在選取積分區域時，不斷調節補償延時參數，調整斬波積分相位，增強消除掛料噪聲效果，提升物位測量的準確度；除此以外，也避免了在生產使用過程中，需要根據諧振信號調整斬波延時時間的問題，主控制器輸出的相位PWM斬波信號更準確。實現自適應頻率的斬波積分，節省了人力、物力成本；能有效的解決上述問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種自適應數字式射頻導納物位儀，包括主控制器、自適應物位信號采集電路和電源穩壓電路，所述的自適應物位信號采集電路包括高頻正弦波發生電路、物位測量電橋電路、過零采樣電路、自適應斬波電路、信號選擇電路、積分電路和小信號放大電路；

所述主控制器外部的中斷引腳與過零采樣電路連接，獲得高頻正弦波信號的周期時間及過零時間點；AD輸入引腳與AD信號采集電路連接，采集物位信號值；所述主控制器的PWM輸出端連接信號選擇電路，輸出斬波延時信號作為信號選擇電路的數字控制信號；所述主控制器的DA輸出端和4-20mA兩線制電流環電路連接，輸出DA信號，進行4-20mA的電流轉換；所述主控制器的外部中斷引腳計時高頻正弦波的周期時間，調整并輸出斬波積分信號，最后再根據物位值，輸出DA信號到4-20mA電流環電路；

所述的主控制器計算高頻正弦波頻率、適應頻率并且輸出斬波延時信號，在的相位區域產生斬波方波，送入信號選擇電路作為數字控制信號，物位信號被送入信號選擇電路作為數據輸入信號，對物位信號中掛料噪聲部分斬波積分，消除掛料信號；能主動適應頻率并根據頻率輸出斬波延時信號；并引入補償延時參數，根據回傳的物位信號，對補償延時參數賦值，不斷調整延時參數，微調斬波積分范圍，使得處理后的物位值與實際物位值達到精度范圍。