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互感式鈉液位計電子單元的研制要求和過程

日期：2018-09-26 來源：作者：

根據互感式鈉液位計的設計要求，研制了配套的電子單元。該電子單元可實現納液位傳感器的輸出信號采集、溫度在線補償及液位顯示，并且具有０￣１０Ｖ和４￣２０ｍＡ直流模擬輸出，以及液位報警、斷偶報警等功能。測試表明：液位計及其電子單元工作性能良好，測量誤差小于滿量程的±２．１％，滿足設計要求。

互感式鈉液位計是鈉冷快堆中zui常用的鈉液位連續測量儀表，由互感式液位傳感器、交流恒流源以及電子單元３部分組成。在交流恒流源的激勵下，互感式液位傳感器輸出與鈉液位成線性關系的交流電壓信號。電子單元負責完成該交流電壓信號的采集處理以及與液位成線性關系的模擬信號輸出。由于互感式液位傳感器的輸出受液態鈉溫影響，因此傳感器上布置有Ｋ型熱電偶，要求該溫度信號同時送入電子單元，用于液位測量的在線溫度補償。

2設計方案

互感式鈉液位計電子單元設計方案框圖如圖1所示。該電子單元以STC系列單片機zui小系統為核心，包括電源、液位信號調理、熱電偶信號調理、模擬輸出、LCD顯示、鍵盤輸入、繼電器報警等多個模塊。

電源模塊實現單片機及所有功能模塊的供電。

采用的STC單片機內置8通道10位高速ADC,可同時滿足液位與熱電偶信號的模數轉換。頻率為1kHz，幅值為0 -200mV的液位正弦電壓信號，經液位信號調理模塊實現勿直流變換及放大后進入單片機的一路A/D通道進行采集。0600℃范圍內的K型熱電偶輸出經熱電偶信號調理模塊實現冷端補償、放大后進入單片機的另一路A/D通道進行采集。采集到的液位與溫度信號通過標定確定的鈉液位計分度特性方程進行運算，zui終得到經溫度補償的液位測量結果。該液位測量結果通過LCD顯示模塊實現數字顯示，并通過模擬輸出模塊實現數/模轉換以及鈉液位的O-10V及4-2OmA模擬輸出。

此外，鍵盤輸入模塊可實現液位量程、液位雙上下限報警限值以及分度特性方程等參數設置及調整。如液位測量結果超出報警限值則通過繼電器報警模塊實現報警功能。

3硬件電路設計

3.1液位信號調理

液位信號調理電路原理圖如圖2所示。鈉液位傳感器的輸出為0-200mV的1 KHz正弦交流電壓信號，為進入A/D進行模數轉換，首先采用AD736實現交直流變換。AD736是經過激光修正的單片精密真有效值AC/DC轉換器，轉換精度為士0.3mV10.3%讀數。轉化后的直流信號經斬波穩零放大器TLC2654完成阻抗匹配和0-,5V電壓變換，滿足八/D輸入動態范圍。