本申請涉及一種料位開關，尤其是涉及一種高頻行波反射式料位開關，該行波反射式料位開關采用了探桿總成反射系數(shù)作為動作判椐，排斥了電路元器件誤差的影響，因此穩(wěn)定性極高。

背景技術：

在生產(chǎn)自動化控制過程中，經(jīng)常會遇到對物料位置的檢測，而檢測物料位置的主要方法就是采用料位開關進行測量，料位開關對固態(tài)粉狀物料檢測一直是物位檢測的難點，其特點是被測物體電氣特征與物理特征的參數(shù)離散性大，而且物料容易附著在傳感器探頭上形成干擾導致料位開關誤動作。

現(xiàn)有采用電測原理的料位開關均采用對物料的介電系數(shù)、導磁率、電導率構成的復阻抗進行測量，當被測對象復阻抗在有料與無料狀態(tài)下變化量相對很小時，會因電路的時漂與溫漂導致該類料位開關的誤動作。

現(xiàn)有采用電測原理的料位開關均存在現(xiàn)場運行時需定期進行調(diào)整的缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種運行穩(wěn)定、使用方便的高頻行波反射式料位開關。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種高頻行波反射式料位開關，其特征在于：所述高頻行波反射式料位開關包括電氣變送單元與探桿總成，在所述電氣變送單元內(nèi)安裝有電氣測量回路中的激勵信號源、射頻同軸環(huán)行器和反射系數(shù)檢出電路，所述探桿總成包含有支撐探桿、探頭絕緣體、測量探頭、探桿內(nèi)芯、探桿內(nèi)芯絕緣體和安裝法蘭；

所述激勵信號源產(chǎn)生射頻激勵信號U1，該信號通過所述射頻同軸環(huán)行器的相應端口施加在所述探桿內(nèi)芯上；所述支撐探桿、探頭絕緣體、測量探頭、探桿內(nèi)芯、探桿內(nèi)芯絕緣體共同組成同軸的測量結構；所述射頻同軸環(huán)行器能將所述同軸測量結構形成的反射波U2進行定向輸出；所述反射系數(shù)檢出電路能對激勵信號U1與反射波U2進行運算后可得到探桿總成所具有的反射系數(shù)；

所述射頻同軸環(huán)行器的信號單向傳輸特性能將激勵信號U1與反射波U2進行有效分離；

所述測量探頭與所述探桿內(nèi)芯連接成一整體，通過所述探頭絕緣體與所述探桿內(nèi)芯絕緣體和所述支撐探桿絕緣。

優(yōu)選地，所述支撐探桿與所述探桿內(nèi)芯為中空結構。

優(yōu)選地，所述測量探頭與所述探桿內(nèi)芯由螺紋連接成一整體。

優(yōu)選地，所述探頭絕緣體外露部分長度大于5毫米。

優(yōu)選地，所述測量探頭外露部分長度大于10毫米。

本發(fā)明的有益效果至少有以下幾點：

①利用同軸結構的探桿總成來測量反射系數(shù)作為判椐，避開了因電路時漂與溫漂帶來的不利影響，極大地提高了高頻行波反射式料位開關的穩(wěn)定性。

②在電路模型中激勵信號源可以是任何形式的振蕩器電路，只要能產(chǎn)生射頻信號即可；射頻同軸環(huán)行器可以自制，也可以購買成品，但與激勵信號源在電氣參數(shù)必須匹配。

③探桿總成的反射系數(shù)可以由反射波U2除以射頻激勵信號U1得到，射頻激勵信號U1與反射波U2兩者為相除的關系，產(chǎn)生的漂移誤差可以相互抵消，故探桿總成的反射系數(shù)不受電路時漂與溫漂的影響。

④探桿總成的幾何尺寸與被測物料分布狀態(tài)直接影響著探桿總成的反射系數(shù)，因此反射系數(shù)可以作為料位開關的測量判椐。

⑤高頻行波反射式料位開關在測量原理上被證明了整個測量過程不受電路時漂與溫漂的影響，其動作判椐反射系數(shù)僅與探桿總成的結構尺寸及探頭總成周圍被測物料分布狀態(tài)相關。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的原理示意圖；

圖3為本發(fā)明的反射系數(shù)檢出單元電路示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結合附圖，詳細描實施例。應理解，本實施例僅用于說明本發(fā)明，而不能限制本發(fā)明的范圍。

除特別說明外，本實施例所采用的技術手段為本領域的常規(guī)技術手段。

參見圖1、圖2，本發(fā)明包括包括電氣變送單元1與探桿總成B，在電氣變送單元1內(nèi)安裝有電氣測量回路中的激勵信號源11、射頻同軸環(huán)行器12和反射系數(shù)檢出電路13，探桿總成B包含有支撐探桿2、探頭絕緣體3、測量探頭4、探桿內(nèi)芯5、探桿內(nèi)芯絕緣體6和在合適地方焊上的安裝法蘭7；激勵信號源11產(chǎn)生射頻激勵信號U1，該信號通過射頻同軸環(huán)行器12的相應端口施加在探桿內(nèi)芯5上；支撐探桿2、探頭絕緣體3、測量探頭4、探桿內(nèi)芯5、探桿內(nèi)芯絕緣體6共同組成同軸的測量結構；射頻同軸環(huán)行器12能將同軸測量結構形成的反射波U2進行定向輸出；反射系數(shù)檢出電路13能對激勵信號U1與反射波U2進行運算后可得到探桿總成B所具有的反射系數(shù)；射頻同軸環(huán)行器12的信號單向傳輸特性能將激勵信號U1與反射波U2進行分離；測量探頭4與所述探桿內(nèi)芯5連接成一整體，通過探頭絕緣體5與探桿內(nèi)芯絕緣體6和支撐探桿2絕緣；支撐探桿2與所述探桿內(nèi)芯5為中空結構；測量探頭4與探桿內(nèi)芯5由螺紋連接成一整體，旋轉探桿內(nèi)芯5可以調(diào)節(jié)探桿內(nèi)芯5與測量探頭4的張緊程度；探頭絕緣體3外露部分長度大于5毫米；測量探頭4外露部分長度大于10毫米。

支撐探桿2、測量探頭4和探桿內(nèi)芯5均采用導電金屬材料；支撐探桿2與探桿內(nèi)芯5兩端采用探頭絕緣體3與探桿內(nèi)芯絕緣體6進行固定，探頭絕緣體3、探桿內(nèi)芯絕緣體6選用耐高溫絕緣材料；探桿內(nèi)芯絕緣體6為凸形中空環(huán)，該環(huán)為探桿內(nèi)芯5的固定點；探桿內(nèi)芯5固定端縱剖面為T形，防止探桿內(nèi)芯5前后移動；測量探頭4前段為半球體；中段為大圓柱體；未段為小圓柱體。支撐探桿2采用不銹鋼厚壁管材，一端可與電氣變送單元1連接為一整體，連接方式可以采用螺紋連接，也可以通過緊固件連接；另一端在開口處通過機加工擴內(nèi)徑，并留有止推臺階，止推臺階用于防止探桿內(nèi)芯5因張力過大而將探頭絕緣體3拉入支撐探桿2內(nèi)。

將測量探頭4未端小頭壓入探頭絕緣體3的孔內(nèi)形成探頭總成A，然后將探頭總成A推入支撐探桿2中直到止推臺階處，測量探頭4的半球體向外。在支撐探桿2的另一端口蓋上探桿內(nèi)芯絕緣體6，然后將探桿內(nèi)芯5穿過探桿內(nèi)芯絕緣體6中心孔并旋入測量探頭4的小頭螺孔中。

旋動探桿內(nèi)芯5，用以調(diào)整探桿內(nèi)芯5在支撐探桿2中的張緊程度，保證探桿內(nèi)芯5在支撐探桿2內(nèi)不能隨意抖動即可。利用外部壓力機械將探頭總成與支撐探桿2壓緊形成緊配合，防止在使用過程中發(fā)生松動。在裝配過程中可以在各接合面上涂上耐高溫密封膠以提高氣密特性。將裝配好的探桿總成(B)與電氣變送單元1相連接。將電氣測量回路安裝到電氣變送單元1中并將各回路接通。

電氣變送單元1作為電氣測量回路的安裝部位，與探桿總成形成一個整體以方便測量功能的實現(xiàn)，電氣變送單元1可以是金屬外殼也可以采用塑料外殼，本實施例采用鑄鋁外殼。激勵信號源11可以是任何形式的振蕩器電路，本實施例采用的是常規(guī)電容三點式振蕩電路，振蕩頻率800MHz左右。射頻同軸環(huán)行器12為常用電子器件，市場有成品出售，選用帶寬為300～1875MHz或者其它參數(shù)相近的器件。反射系數(shù)檢出電路可以用常規(guī)硬件除法器對U2與U1二路信號進行模擬運算，實現(xiàn)探桿總成(B)的反射系數(shù)的檢出，也可以采用對U2與U1進行模/數(shù)轉換后由單片機通過計算后得到探桿總成(B)的反射系數(shù)，本實施例采用后一種方法。

為了方便A/D采樣，先對高頻信號U2與U1進行檢波處理，將高頻交流信號轉換成直流電平信號，檢波電路見圖3。L1與L2為普通空芯電感，C1與C2為濾波電容，R1與R2為普通電阻，D1與D2為檢波二極管，工作頻率選用2GHz以上器件。高頻信號U2與U1進行檢波處理后經(jīng)A/D轉換送入單片機系統(tǒng)，由單片機經(jīng)過對二路信號進行簡單計算后即可得到探頭部分的反射系數(shù)，根椐探頭部分的反射系數(shù)就可確定料位開關是否應該動作。