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高溫型振動式料位開關設計要求
2019-04-22
高溫型振動式料位開關，顧名思義，就是滿足和適用于高溫環境下物位檢測的物位開關儀表。為了滿足高溫環境下物位測量的需要，高溫型振動式料位開關設計都有哪些要求呢？本文就此問題探討如下。
作為振動式物位開關的一種，振動式料位開關有著大致相同的工作原理。依照不同的振動探頭外形，可分為振棒料位開關和音叉料位開關；為了適用于不同的工作溫度環境，每種料位開關又分為常溫型和高溫型。常溫型的適用溫度范圍一般是-50～150℃；高溫型的適用環境溫度為-50～250℃。
二、高溫型振動式料位開關的設計要求
從上述高溫型振動式料位開關的工作原理可以看出，對于高溫型的振動式料位開關，由于振動探頭直接處于高溫環境中，設計高溫型振動式料位開關時，其要滿足的設計要求通常有以下兩點：
首先，要考慮振動探頭和驅動探頭的壓電組件（包括壓電陶瓷片、絕緣陶瓷片、電極片、電極導線和支架等）的耐高溫性能。
探頭的材料普遍選用抗腐蝕性強的316L、318不銹鋼等。
壓電陶瓷選型時除了考慮壓電材料必須具有較好的驅動能力外，還要考慮居里溫度盡可能選高些，一般要大于300～370℃，以獲得較寬的工作溫度范圍，適應在惡劣的高溫環境下工作。
總之，設計高溫型振動式物位開關，壓電陶瓷材料選型至關重要，溫度因素對壓電陶瓷性能的影響也最為敏感。如果在較高的過程溫度下選用溫度特性差的壓電材料，料位開關的振動會很快減弱，經常出現誤動作，或使壓電陶瓷損壞，振動開關失效，從而無法檢測或判斷物料的高度，影響正常的工業生產。因此，應盡量選居里溫度高些和穩定性好的壓電材料，以期獲得較寬的工作溫度范圍。
其次，從材料材質以及結構上考慮機械和電路方面耐高溫、抗氧化以及隔熱的要求。
在材質選擇上，驅動探頭的壓電組件中的電極片需要選擇導電性能高、抗氧化的材質，常用H65黃銅片，表面鍍銀處理。電極線要選擇耐高溫250℃及以上的高溫導線，以保證高溫環境下物位開關正常工作。
在結構設計上，一般在高溫型振動式料位開關過程連接后端接有加長管，目的是將探頭傳導出來的溫度通過加長管降低，以避免末端的電子電路模塊處的溫度過高，而影響儀表的正常工作。
通過采用耐高溫的材質和良好的結構設計，才能設計制造出性能穩定，工作可靠的高溫振動式物位開關。
一、高溫型振動式料位開關的工作原理
振動式物位開關，主要是由振動探頭、過程連接和帶電子部件的外殼組成。其基本工作原理是通過壓電陶瓷的正負壓電效應使振動式物位開關的探頭在諧振頻率下產生振動，當觸碰到物料時，探頭的諧振狀態被改變，由智能電路檢測到這種變化并輸出一個開關信號。這些都是通過壓電器件進行驅動，并進行檢測來完成的。作為振動式物位開關的一種，振動式料位開關有著大致相同的工作原理。依照不同的振動探頭外形，可分為振棒料位開關和音叉料位開關；為了適用于不同的工作溫度環境，每種料位開關又分為常溫型和高溫型。常溫型的適用溫度范圍一般是-50～150℃；高溫型的適用環境溫度為-50～250℃。
二、高溫型振動式料位開關的設計要求
從上述高溫型振動式料位開關的工作原理可以看出，對于高溫型的振動式料位開關，由于振動探頭直接處于高溫環境中，設計高溫型振動式料位開關時，其要滿足的設計要求通常有以下兩點：
首先，要考慮振動探頭和驅動探頭的壓電組件（包括壓電陶瓷片、絕緣陶瓷片、電極片、電極導線和支架等）的耐高溫性能。
探頭的材料普遍選用抗腐蝕性強的316L、318不銹鋼等。
壓電陶瓷選型時除了考慮壓電材料必須具有較好的驅動能力外，還要考慮居里溫度盡可能選高些，一般要大于300～370℃，以獲得較寬的工作溫度范圍，適應在惡劣的高溫環境下工作。
總之，設計高溫型振動式物位開關，壓電陶瓷材料選型至關重要，溫度因素對壓電陶瓷性能的影響也最為敏感。如果在較高的過程溫度下選用溫度特性差的壓電材料，料位開關的振動會很快減弱，經常出現誤動作，或使壓電陶瓷損壞，振動開關失效，從而無法檢測或判斷物料的高度，影響正常的工業生產。因此，應盡量選居里溫度高些和穩定性好的壓電材料，以期獲得較寬的工作溫度范圍。
其次，從材料材質以及結構上考慮機械和電路方面耐高溫、抗氧化以及隔熱的要求。
在材質選擇上，驅動探頭的壓電組件中的電極片需要選擇導電性能高、抗氧化的材質，常用H65黃銅片，表面鍍銀處理。電極線要選擇耐高溫250℃及以上的高溫導線，以保證高溫環境下物位開關正常工作。
在結構設計上，一般在高溫型振動式料位開關過程連接后端接有加長管，目的是將探頭傳導出來的溫度通過加長管降低，以避免末端的電子電路模塊處的溫度過高，而影響儀表的正常工作。
通過采用耐高溫的材質和良好的結構設計，才能設計制造出性能穩定，工作可靠的高溫振動式物位開關。
（深圳計為自動化技術有限公司研發中心2019年4月22日發布）
TAGS : 料位開關
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