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高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)設(shè)計(jì)要求

2019-04-22

　　高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)，顧名思義，就是滿足和適用于高溫環(huán)境下物位檢測(cè)的物位開關(guān)儀表。為了滿足高溫環(huán)境下物位測(cè)量的需要，高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)設(shè)計(jì)都有哪些要求呢？本文就此問題探討如下。

　　一、高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)的工作原理

　　振動(dòng)式物位開關(guān)，主要是由振動(dòng)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(fù)壓電效應(yīng)使振動(dòng)式物位開關(guān)的探頭在諧振頻率下產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)觸碰到物料時(shí)，探頭的諧振狀態(tài)被改變，由智能電路檢測(cè)到這種變化并輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)。這些都是通過壓電器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并進(jìn)行檢測(cè)來(lái)完成的。
　　作為振動(dòng)式物位開關(guān)的一種，振動(dòng)式料位開關(guān)有著大致相同的工作原理。依照不同的振動(dòng)探頭外形，可分為振棒料位開關(guān)和音叉料位開關(guān)；為了適用于不同的工作溫度環(huán)境，每種料位開關(guān)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(huán)境溫度為-50～250℃。
　　二、高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)的設(shè)計(jì)要求
　　從上述高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)的工作原理可以看出，對(duì)于高溫型的振動(dòng)式料位開關(guān)，由于振動(dòng)探頭直接處于高溫環(huán)境中，設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)時(shí)，其要滿足的設(shè)計(jì)要求通常有以下兩點(diǎn)：
　　首先，要考慮振動(dòng)探頭和驅(qū)動(dòng)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(dǎo)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(qiáng)的316L、318不銹鋼等。
　　壓電陶瓷選型時(shí)除了考慮壓電材料必須具有較好的驅(qū)動(dòng)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(yīng)在惡劣的高溫環(huán)境下工作。
　　總之，設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式物位開關(guān)，壓電陶瓷材料選型至關(guān)重要，溫度因素對(duì)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(guān)的振動(dòng)會(huì)很快減弱，經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作，或使壓電陶瓷損壞，振動(dòng)開關(guān)失效，從而無(wú)法檢測(cè)或判斷物料的高度，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)。因此，應(yīng)盡量選居里溫度高些和穩(wěn)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(zhì)以及結(jié)構(gòu)上考慮機(jī)械和電路方面耐高溫、抗氧化以及隔熱的要求。
　　在材質(zhì)選擇上，驅(qū)動(dòng)探頭的壓電組件中的電極片需要選擇導(dǎo)電性能高、抗氧化的材質(zhì)，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(dǎo)線，以保證高溫環(huán)境下物位開關(guān)正常工作。
　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，一般在高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)過程連接后端接有加長(zhǎng)管，目的是將探頭傳導(dǎo)出來(lái)的溫度通過加長(zhǎng)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(zhì)和良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)制造出性能穩(wěn)定，工作可靠的高溫振動(dòng)式物位開關(guān)。

（深圳計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2019年4月22日發(fā)布）

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