一种USB2.0接口数字式射频导纳物位仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种USB2.0接口数字式射频导纳物位仪，该仪表采用4-20mA恒流源与USB2.0接口输出，响应时间可调。该USB2.0接口数字式物位仪电路主要包括：标准信号发生电路、测量电桥电路、电桥输出信号放大电路、输出信号调整电路、4-20mA恒流输出电路、斩波脉冲发生电路、测量信号斩波电路与USB2.0接口电路等。本物位测量仪具有无漂移、不怕粘附、易标定、方便灵活、数据传输速度快和使用可靠等特点；由于采用射频检测技术，解决了传统物位计温漂大、标定难、怕粘附的难题，且具有测量精度高、性能稳定、抗干扰能力强，适用于对石油储罐、油井、污水以及其它具有连续物位要求的测量数据存储及输出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量
，具体涉及物位测量装置。
技术介绍
物位是指存储容器或工业生产设备里的液体、粉状或颗粒状固体、气体之间的分界面位置，也可以是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的界面位置，由于各种物料的性质千差万别，生产中的工况差别很大，物位测量的方法也很多。具体而言，测量块状、 颗粒状和粉料等固体物料堆积高度或表面的仪表称为料位计；测量罐、塔和槽等容器内液体高度，或液面位置的仪表称为液位计，又称液面计；测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为界面计。在社会生产中，物位测量仪中物位的测量是施工过程中的一个重要环节。物位测量仪表是测量液态和粉粒状的材料的界面和装载高度的工业自动化仪表。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种USB2.0接口数字式射频导纳物位测量仪。仪表由信号调整板、信号测量板、电源板和外壳等组成，采用二线制24V标准电源供电，4-20mA 恒流源输出与测量数据的USB接口输出，响应时间可调。该物位仪电路主要包括标准信号发生电路、测量电桥电路、电桥输出信号放大电路、输出信号调整电路、4-20mA恒流输出电路、斩波脉冲发生电路、测量信号斩波电路，USB2. 0输出接口电路，电源电路等组成。该测量仪可用于对石油储罐、油井、污水以及其它具有连续物位要求的测量。本技术的技术解决方案是采用一种新的传感器结构-五层同心结构。中心探杆与屏蔽层之间没有电势差，即使传感器上挂料阻抗较小，也不会有电流流过，电子仪器测量的仅仅是从传感器中心到对面罐壁的电流，因为屏蔽层能阻碍电流沿传感器返回流向容器壁，因而对地电流只能经传感器末端通过被测物料到对面容器壁。虽然屏蔽层与容器壁之间存在电势差，两者之间有电流流过，但该电流不被测量，不影响测量结果。这样就将测量端保护起来，不受挂料的影响。只有容器中的物料确实上升接触到中心探杆时，通过被测物料，中心探杆与地之间才能形成被测电流，仪器检测到该电流，产生有效输出信号；所采用的核心处理器为芯片LPC2132，芯片LPC2132是基于一个支持实时仿真和跟踪的16位 ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，并带有64kB嵌入的高速Flash存储器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行，较小的封装和极低的功耗使芯片LPC2132可理想地用于小型系统中；宽范围的串行通信接口和片内1 字节的 SRAM,多个32位定时器、1个10位8路ADC、10位DAC、PWM通道和47个GPIO以及多达9个边沿或电平触发的外部中断使它们特别适用于工业控制系统。本技术采用了射频导纳技术，引入了除电容以外的测量参量，尤其是电阻参量，使得仪表测量信号信噪比上升，大幅度地提高了仪表的分辨力、准确性和可靠性；测量参量的多样性与输出接口的多样性也有力地拓展了仪表的应用领域。本技术的一种USB2. 0接口数字式射频导纳物位测量仪包括Ul部分、U2部分、 U3部分、U4部分、TO部分和TOl部分、T02部分、LCD显示接口部分，Ul部分、U2部分、U3部分、U4部分和U5部分相互连接构成射频导纳物位测量仪的信号处理与数据输出接口电路， 变压器T02部分与U4部分相互连接构成射频导纳物位测量仪的测量部分输出，变压器TOl 部分对射频导纳物位测量仪的测量信号进行隔离、放大与驱动，实现信号测量输入部分；Ul 部分以芯片LPC2132为主，完成输入信号的采集处理、IXD显示信号输出和测量控制信号的输出；U2部分以芯片FM25L04为主，为4Kb的铁电存储器串行内存，完成测量数据的存储 ’U3部分为芯片USB20C，完成存储器数据的USB2.0接口输出；U4部分以芯片SD5001为主，是四N沟道横向DMOS模拟开关，完成信号的开关切换，U5部分以芯片DH4-20为主，完成4-40mA电流输出；其中，具体电路连接如下芯片LPC2132 (Ul 部分)芯片LPC2132的第1引脚至第3引脚悬空；芯片LPC2132的第4引脚连接到LCD 的第6引脚；芯片LPC2132的第5引脚悬空；芯片LPC2132的第6引脚接地；芯片LPC2132 的第7引脚连接到电容C501和电感L2的一端，电容C501的另一端接地，电感L02的另一端接电源；芯片LPC2132的第8引脚连接到IXD的第5引脚；芯片LPC2132的第9引脚连接到芯片DH4-20的第1引脚；芯片LPC2132的第10引脚悬空；芯片LPC2132的第11引脚连接到芯片SD5001的第9引脚和第16引脚；芯片LPC2132的第12引脚连接到LCD的第4 引脚；芯片LPC2132的第13引脚和第14引脚悬空；芯片LPC2132的第15引脚连接到芯片 USB20C的第3引脚；芯片LPC2132的第16引脚连接到LCD的第3引脚；芯片LPC2132的第 17引脚悬空；芯片LPC2132的第18引脚接地；芯片LPC2132的第19引脚连接到IXD的第 18引脚；芯片LPC2132的第20引脚悬空；芯片LPC2132的第21引脚连接到LCD的第17引脚；芯片LPC2132的第22引脚悬空；芯片LPC2132的第22引脚接电源；芯片LPC2132的第 24引脚连接到电阻ROl的一端，电阻ROl的另一端接地；芯片LPC2132的第25引脚接地； 芯片LPC2132的第26引脚悬空；芯片LPC2132的第27引脚连接到芯片FM25L04的第6引脚 ’芯片LPC2132的第28引脚悬空；芯片LPC2132的第29引脚连接到芯片FM25L04的第2 引脚；芯片LPC2132的第30引脚连接到芯片FM25L04的第5引脚；芯片LPC2132的第31引脚连接到芯片FM25L04的第1引脚；芯片LPC2132的第32引脚连接到芯片FM25L04的第3 引脚；芯片LPC2132的第33引脚连接到芯片USB20C的第16引脚；芯片LPC2132的第34引脚连接到芯片USB20C的第17引脚；芯片LPC2132的第35引脚连接到芯片USB20C的第18 引脚；芯片LPC2132的第36引脚连接到LCD的第10引脚；芯片LPC2132的第37引脚连接到芯片USB20C的第19引脚；芯片LPC2132的第38引脚连接到芯片USB20C的第22引脚； 芯片LPC2132的第39引脚连接到芯片USB20C的第23引脚；芯片LPC2132的第40引脚连接到LCD的第9引脚；芯片LPC2132的第41引脚连接到芯片USB20C的第24引脚；；芯片 LPC2132的第42引脚接地；芯片LPC2132的第43引脚接电源；芯片LPC2132的第44引脚连接到LCD的第8引脚；芯片LPC2132的第45引脚连接到芯片USB20C的第25引脚；芯片 LPC2132的第46引脚连接到芯片SD5001的第11引脚；芯片LPC2132的第47引脚连接到芯片SD5001的第14引脚；芯片LPC2132的第48引脚连接到LCD的第7引脚；芯片LPC2132 的第49引脚悬空；芯片LPC2132的第50引脚接地；芯片LPC2132的第51引脚接电源；芯片LPC2132的第52引脚悬空；芯片LPC2132的第53引脚连接到LCD的第13引脚；芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＵＳＢ２．０接口数字式射频导纳物位仪，其特征在于：采用一种新的传感器结构－五层同心结构，中心探杆与屏蔽层之间没有电势差，电子仪器测量的仅仅是从传感器中心到对面罐壁的电流，虽然屏蔽层与容器壁之间存在电势差，两者之间有电流流过，但该电流不被测量，只有容器中的物料确实上升接触到中心探杆时，通过被测物料，中心探杆与地之间才能形成被测电流，仪器检测到该电流，产生有效输出信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱全银，刘虎，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：实用新型
国别省市：32