電磁波節(jié)點料位計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及料位計領(lǐng)域，特別涉及一種電磁波節(jié)點料位計。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力、冶金、化工、礦業(yè)等工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，由于自動化控制與安全監(jiān)測的需要，要對容器內(nèi)、設備中的固態(tài)物料的高度、位置、數(shù)量進行檢測與監(jiān)控。
[0003]目前的料位檢測裝置主要分料位開關(guān)和連續(xù)監(jiān)控的料位計。料位開關(guān)主要以接觸式為主，主要有射頻導納料位開關(guān)、電容料位開關(guān)、音叉式料位開關(guān)、阻旋式料位開關(guān)等，連續(xù)監(jiān)控的料位計主要有雷達料位計、超聲波料位計、重錘料位計、電容式料位計、激光料位計、導波雷達料位計等。射頻導納料位計開關(guān)和電容式料位計開關(guān)在實際工作中，由于掛料的影響容易產(chǎn)生誤報，同時由于探桿一般比較長，容易被物料損壞，平時維護量大；音叉式料位開關(guān)、阻旋式料位開關(guān)等機械式料位開關(guān)，有比較多的機械機構(gòu)方面的要求，同時由于長時間工作容易產(chǎn)生機械疲勞與故障，使用壽命一般都不是很長；目前的非接觸式料位計，如雷達、超聲波和激光料位計對測量的環(huán)境和安裝有非常高的要求，當測量空間環(huán)境中粉塵比較大時，很難準確測量，而且平時使用時維護量也比較大；導波雷達和電容式料位計由于導桿或者導繩上掛料，會出現(xiàn)比較嚴重的誤報情況，平時維護料也比較大；重錘料位計在實際測量中，由于原理與結(jié)構(gòu)特點容易出現(xiàn)埋錘、斷錘等故障。
[0004]通過發(fā)送電磁波進行測量的料位計除依據(jù)發(fā)射與接收時間差計算距離的雷達料位計以及依據(jù)電磁波頻率相對變化的多普勒效應的雷達料位計外，還有微波料位開關(guān)，微波料位開關(guān)利用一個發(fā)射器件與一個接收器件之間構(gòu)成一個電磁波通道，當物料接近這個通道時，連接電磁波接收器件的運算處理器根據(jù)電磁波信號強度，或者是否接收到電磁波信號，判斷物料是否達到測量位置，并將判斷結(jié)果以開關(guān)量形式輸出。微波料位開關(guān)發(fā)射部分與接收部分是獨立的部件，發(fā)射部件只受到發(fā)射器件內(nèi)部電路的控制，不受運算處理器的控制。微波料位開關(guān)只是根據(jù)一個發(fā)射-接收通道的數(shù)據(jù)判斷一個點的料位信息。多組微波在同一測量空間時，由于相互的干擾，很難進行準確測量。目前國內(nèi)與微波料位開關(guān)相關(guān)的專利如:國內(nèi)專利號CN201220255937.X的專利“一種非接觸式檢測料倉料位的電磁波開關(guān)”是一個典型的微波料位開關(guān)，利用電磁波可以穿透某些物質(zhì)的特定，將天線和被測物料隔離。國內(nèi)專利CN201420013939.7 “一種高壓輥磨機微波料位檢測裝置”、國內(nèi)專利CN201320892134X “一種垃圾料斗微波料位計安裝結(jié)構(gòu)”，其實都是以微波料位開關(guān)為基礎，在一些具體設備上的一種應用，利用多組獨立的微波料位開關(guān)結(jié)合具體設備的具體運作，，其料位測量基礎仍然是單個完整的微波料位開關(guān)，都是在用戶端(PLC或者DCS)對微波料位開關(guān)提供的已有料位信號的一種后續(xù)運用，需要用戶自己進行編輯、編程，要求用戶必須具備較高的專業(yè)技能水平。
[0005]但是，在實際運用中，特別是用于測量容器內(nèi)物料料位的運用中，由于誤報頻繁、可靠性差、維護量大、定位復雜等原因?qū)е挛⒉衔婚_關(guān)并沒有被真正廣泛使用，主要原因如下: 1、無法長期可靠使用，誤報頻繁。由于測量環(huán)境以及被測物料的實際構(gòu)成通常是不斷變化，不是很穩(wěn)定，水份、溫度、密度、物料構(gòu)成、空間揚塵濃度等都嚴重影響整個測量空間的介電特性，導致測量結(jié)果出現(xiàn)嚴重的偏差，被測物料的堆砌形狀也會導致測量結(jié)果偏差很大，結(jié)果誤報頻繁。
[0006]2、由于發(fā)射天線和接收天線采用的是定向天線，對于安裝位置與天線指向要求高；使用過程的振動或者天線指向的改變，導致報警錯誤。
[0007]3、由于電磁波發(fā)射單元自身元件問題，出現(xiàn)發(fā)射功率偏差，出現(xiàn)測量誤差或錯誤；
4、由于電磁波接收單元自身問題，出現(xiàn)接收強度的計算偏差；
5、由于實際使用時環(huán)境中水份等因素的影響，導致天線極向發(fā)生變化，引起測量偏差;
6、很難區(qū)分天線掛料還是滿料，引起誤報；
7、很難把握電磁波發(fā)射波長和功率；
8、對于有料狀態(tài)和無料狀態(tài)識別難度大，區(qū)分度小；
9、應對環(huán)境電磁干擾能力差；
10、定向放射單元損壞時測量系統(tǒng)無法發(fā)覺，容易出現(xiàn)測量誤差；
I1、只能用于測量某個點是否有料位，無法檢測整體料位的變化；
12、只能提供一個有無的開關(guān)信號，應用范圍小。
[0008]13、發(fā)射部分不受運算處理器的控制，需要人為頻繁調(diào)整發(fā)射功率等參數(shù)；如果環(huán)境介電特性變化大時，會頻繁誤報。
[0009]14、多組微波料位開關(guān)在同一測量空間運用時，電磁波波信號相互影響，影響測量結(jié)果準確性。
[0010]15、多組微波料位開關(guān)同時使用，成本高昂。
[0011]16、只能計算出單點料位信息，無法通過綜合計算獲得單點外的料位信息和平面圖或者立體圖形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種電磁波節(jié)點料位計，充分利用電磁波穿過物料時以及電磁波在物料分界面因反射或者折射時所引起的顯著的電磁波強度差異，特別是通過多點數(shù)據(jù)以及多點數(shù)據(jù)的校驗或者比較分析，通過數(shù)據(jù)模型的綜合運算，獲得可靠、準確、豐富、精度可控的料位數(shù)據(jù)；該料位計測量可靠性高，測量數(shù)據(jù)準確、可靠，測量精度高并可控；能夠適應多種惡劣的工況環(huán)境，適用于各種物料狀態(tài)，抗干擾能力強，維護量小，現(xiàn)場配置方便，無機械動作部件使用壽命長；不僅能夠呈現(xiàn)出物料的點狀數(shù)據(jù)，還可以呈現(xiàn)出整體物料的剖面圖或三維立體圖；還能夠測量分層混合物料中各層物料的料位信息。
[0013]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種電磁波節(jié)點料位計，包括至少三個天線、至少一個電磁波發(fā)射部件、至少一個電磁波接收部件、運算處理部件、信號輸出部件和顯示部件；所述三個天線中至少有一個為與所述電磁波發(fā)射部件相連的發(fā)射天線，其余為與所述電磁波接收部件相連的接收天線；所述電磁波接收部件、所述信號輸出部件以及所述顯示部件均與所述運算處理器連接；所述發(fā)射天線和所述接收天線分別固定在待測物料所在待測空間內(nèi)的不同位置處，且所述發(fā)射天線與所述接收天線構(gòu)成至少兩組發(fā)射-接收通道；所述電磁波接收部件接收各所述發(fā)射-接收通道中的電磁波信號并將各所述電磁波信號發(fā)送給所述運算處理器；所述運算處理器將各所述電磁波信號處理成各所述發(fā)射-接收通道的電磁波信號強度相關(guān)數(shù)據(jù)后，通過特定的數(shù)學模型和/或特定的應用程序?qū)⒏魉鲭姶挪ㄐ盘枏姸认嚓P(guān)數(shù)據(jù)以及所述發(fā)射天線和/或所述接收天線在所述測量空間內(nèi)的位置信息綜合運算處理成物料料位信息，并將所述物料料位信息傳輸給所述信號輸出部件和所述顯示部件；所述信號輸出部件將所述物料料位信息信號輸出，所述顯示部件將所述物料料位信息顯示給用戶。
[0014]本發(fā)明還提供了一種電磁波節(jié)點料位計，包括至少三個天線、至少一個電磁波發(fā)射部件、至少一個電磁波接收部件、運算處理部件、信號輸出部件和顯示部件；所述三個天線中至少有一個為與所述電磁波發(fā)射部件相連的發(fā)射天線，其余為與所述電磁波接收部件相連的接收天線；所述電磁波接收部件、所述信號輸出部件以及所述顯示部件均與所述運算處理器連接；所述發(fā)射天線和所述接收天線分別固定在待測物料所在測量空間內(nèi)的不同位置處，且所述發(fā)射天線與所述接收天線構(gòu)成至少兩組發(fā)射-接收通道；所述電磁波接收部件接收各所述發(fā)射-接收通道中的電磁波信號并將各所述電磁波信發(fā)送給所述運算處理器；所述運算處理器將各所述電磁波信號分別處理成所述發(fā)射-接收通道的電磁波信號強度相關(guān)數(shù)據(jù)后，根據(jù)各所述電磁波信號強度相關(guān)數(shù)據(jù)分別對各所述電磁波信號的強度信息進行分析，判斷各所述發(fā)射-接收通道所在位置處的初始物料料位信息，最后對所有所述初始物料料位信息的判斷結(jié)果，進行統(tǒng)一的邏輯判斷后生成所述測量空間內(nèi)的物料料位信息；所述運算處理器將所述物料料位信息傳輸給所述信號輸出部件和所述顯示部件；所述信號輸出部件將所述物料料位信息信號輸出，所述顯示部件將所述物料料