摘要：近年来，对于国家粮仓,由于其数量较多,体积庞大,对粮食料位的实时检测较为困难。在此,可以利用电容式传感器原理，在上下极限位置分别装一个电容式传感器的探头，实现自动化检测的目的,这对于我国提高粮食储备的管理质量具有积极意义。
关键字：电容式传感器 国家粮仓 自动检测 探头
前言
物料上下位检测,对于大型仓库、储料装置等有着十分重要的意义,比如,储粮仓,粮食的存储过程中,对粮仓料位高度的实时测量是保证粮食存储质量的关键技术之一。对粮食料位的实时监 控系统能够方便进行连续的智能化监测。还有发电厂煤粉仓,中间仓储式制粉系统,火电厂的粉仓料位是锅炉运行人员需要随时掌握的重要参数,是控制磨煤机运转的主要依据。在火电厂现代化建设进程中,各种先进的监测监控手段层出不穷,但煤粉仓料位监测因粉仓工况环境恶劣,一般仍多 采用手摇漂子的原始作业方式。曾有几种形式煤粉仓料位监测装置,但粉仓内的高温(在有煤粉自燃时温度可达数百摄氏度)、高湿、静电、煤质变化、粉尘飞扬等因素影响,较少见能长期稳定可靠运行的粉位测量装置。在这种情况下,采用定点多极小电容方法制作粉位检测传感器,配以智能检测电路及采用数字化小电容检测和判别等方法,可以有效地实现粉仓料位检测,克服了粉仓恶劣环境, 达到长期稳定运行目的。
1.电容式传感器的工作原理
电容式传感器是把被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。由于电容式传感器具有一系列突出的优点:如结构简单,体积小,分辨率高。可非接触测量等,而它存在的分布电容、非线性等缺点又将不断地得到克服,因此电容式传感器在非电测量和自动检测中得到了广泛的应用。它不 但广泛用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量,而且还逐步地扩大到用于压力、差压、 液位、物位或成分含量等方面的测量。
2.电容式传感器的测量电路
电容式传感器的测量电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。因此,常用的测量电路主要有桥式电路、调频电路、脉冲宽度调制电路、运算放大器电路、二极管双T形交流电桥和环行二极管充放电法等。
调频测量电路把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分。当输入量导致电容量发生变化时, 振荡器的振荡频率就发生变化。
运算放大器的放大倍数K非常大,而且输入阻抗Zi很高。运算放大器的这一特点可以使其作为电容式传感器的比较理想的测量电路。
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差动脉冲调宽电路属脉冲调制电路，它利用对传感器电容充放电使输出脉冲的宽度随电容量的变化而变化,再经低通滤波器可得对应被测量变化的直流信号。
3.电容式传感器料位检测
物料上下位检测,对于大型仓库、储料装置等有着十分重要的意义,比如,储粮仓,粮食的存储过程中,对粮仓料位高度的实时测量是保证粮食存储质量的关键技术之一。对粮食料位的实时监 控系统能够方便进行连续的智能化监测。还有发电厂煤粉仓,中间仓储式制粉系统,火电厂的粉仓料位是锅炉运行人员需要随时掌握的重要参数,是控制磨煤机运转的主要依据。在火电厂现代化建设进程中,各种先进的监测监控手段层出不穷,但煤粉仓料位监测因粉仓工况环境恶劣,一般仍多 采用手摇漂子的原始作业方式。曾有几种形式煤粉仓料位监测装置,但粉仓内的高温(在有煤粉自燃时温度可达数百摄氏度)、高湿、静电、煤质变化、粉尘飞扬等因素影响,较少见能长期稳定可靠运行的粉位测量装置。在这种情况下,采用定点多极小电容方法制作粉位检测传感器,配以智能检测电路及采用数字化小电容检测和判别等方法,可以有效地实现粉仓料位检测,克服了粉仓恶劣环境, 达到长期稳定运行目的。
在仓库的上下极限位置各装设一个电容传感器探头,以便检测物料是否处于上下极限位置之间。 整个电路可分为信号转换电路和控制电路两部分组成。信号转换电路是通过阻抗平衡电桥实现的。Cx是探头对地分布电容,当物料位没有变化时,电桥平衡,随着物料的上升或下降,电桥失去平衡。
电桥的输入电压由BG1和LC回路组成的振动器供电。如果电桥不平衡,则电桥输出交流信号,该信号经过BG2放大后,经过D3检波输出。控制电路有BG3, BG4组成的施密特触发器和继电器组成。当信号转换电路送来的直流信号的幅值达到一定值后,施密特触发器触发, BG4由截止状态转为饱和状态,继电器闭合,其触发可控制相应的电路和指示装置,从而指示出物料的高度。
4.总结
物料上下位检测,对于大型仓库、储料装置等有着十分重要的意义,比如,储粮仓,粮食的存储过程中,对粮仓料位高度的实时测量是保证粮食存储质量的关键技术之一,对粮食料位的实时监控系统能够方便进行连续的智能化监测。
参考文献:
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[2]张根，彭泽，赵雅彬，一种电容式粉末物料料位传感器的设计研究[J], 山西电子技术, 2014, 06(15).
[3]袁玉卓，电容式物位测量系统的设计与实现[D], 山东大学，2017.
论文作者:高婷婷,宫庆霞,史红娟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：传感器论文; 电路论文; 测量论文; 电容式论文; 粮仓论文; 电桥论文; 电容论文; 《电力设备》2018年第27期论文;