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互感式钠液位计电子单元的研制要求和过程

日期：2018-09-26 来源：作者：

根据互感式钠液位计的设计要求，研制了配套的电子单元。该电子单元可实现纳液位传感器的输出信号采集、温度在线补偿及液位显示，并且具有０￣１０Ｖ和４￣２０ｍＡ直流模拟输出，以及液位报警、断偶报警等功能。测试表明：液位计及其电子单元工作性能良好，测量误差小于满量程的±２．１％，满足设计要求。

互感式钠液位计是钠冷快堆中zui常用的钠液位连续测量仪表，由互感式液位传感器、交流恒流源以及电子单元３部分组成。在交流恒流源的激励下，互感式液位传感器输出与钠液位成线性关系的交流电压信号。电子单元负责完成该交流电压信号的采集处理以及与液位成线性关系的模拟信号输出。由于互感式液位传感器的输出受液态钠温影响，因此传感器上布置有Ｋ型热电偶，要求该温度信号同时送入电子单元，用于液位测量的在线温度补偿。

2设计方案

互感式钠液位计电子单元设计方案框图如图1所示。该电子单元以STC系列单片机zui小系统为核心，包括电源、液位信号调理、热电偶信号调理、模拟输出、LCD显示、键盘输入、继电器报警等多个模块。

电源模块实现单片机及所有功能模块的供电。

采用的STC单片机内置8通道10位高速ADC,可同时满足液位与热电偶信号的模数转换。频率为1kHz，幅值为0 -200mV的液位正弦电压信号，经液位信号调理模块实现勿直流变换及放大后进入单片机的一路A/D通道进行采集。0600℃范围内的K型热电偶输出经热电偶信号调理模块实现冷端补偿、放大后进入单片机的另一路A/D通道进行采集。采集到的液位与温度信号通过标定确定的钠液位计分度特性方程进行运算，zui终得到经温度补偿的液位测量结果。该液位测量结果通过LCD显示模块实现数字显示，并通过模拟输出模块实现数/模转换以及钠液位的O-10V及4-2OmA模拟输出。

此外，键盘输入模块可实现液位量程、液位双上下限报警限值以及分度特性方程等参数设置及调整。如液位测量结果超出报警限值则通过继电器报警模块实现报警功能。

3硬件电路设计

3.1液位信号调理

液位信号调理电路原理图如图2所示。钠液位传感器的输出为0-200mV的1 KHz正弦交流电压信号，为进入A/D进行模数转换，首先采用AD736实现交直流变换。AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器，转换精度为士0.3mV10.3%读数。转化后的直流信号经斩波稳零放大器TLC2654完成阻抗匹配和0-,5V电压变换，满足八/D输入动态范围。