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設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)要考慮哪些因素
2019-04-22
依照不同的振動(dòng)探頭外形，振動(dòng)式料位開關(guān)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℃。高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)，主要就是滿足和適用于高溫環(huán)境下物位檢測的物位開關(guān)儀表。為了滿足高溫環(huán)境下物位測量的需要，設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)要考慮哪些因素呢？要探討這個(gè)問題，需要從高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)的工作原理說起。
一、振動(dòng)探頭和驅(qū)動(dòng)探頭的壓電組件的耐高溫性能
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)式料位開關(guān)，壓電陶瓷材料選型至關(guān)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(guān)的振動(dòng)會很快減弱，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，從而無法檢測或判斷物料的高度，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。
二、材料材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)滿足機(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，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，采取在高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)過程連接的后端加裝加長管是較為常見的做法，通過加長管降低探頭傳導(dǎo)出來的溫度，以避免末端的電子電路模塊處的溫度過高，使儀表的正常工作受到影響。
一般來說，設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)考慮上述因素，就能設(shè)計(jì)制造出性能穩(wěn)定，工作可靠的高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)。
以上就是“設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)要考慮哪些因素”的相關(guān)介紹，如欲了解更多物位開關(guān)（料位開關(guān)、液位開關(guān)）、物位計(jì)（料位計(jì)、液位計(jì)）等物位測量儀表方面的知識，歡迎關(guān)注微信公眾號：Jiweimeter。
事實(shí)上，作為振動(dòng)式物位開關(guān)的一種，振動(dòng)式料位開關(guān)有著與振動(dòng)式物位開關(guān)大致相同的工作原理。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，由智能電路檢測到這種變化并輸出一個(gè)開關(guān)信號。這些都是通過壓電器件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并進(jìn)行檢測來完成的。
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)，重點(diǎn)要考慮以下幾點(diǎn)因素：一、振動(dòng)探頭和驅(qū)動(dòng)探頭的壓電組件的耐高溫性能
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)式料位開關(guān)，壓電陶瓷材料選型至關(guān)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(guān)的振動(dòng)會很快減弱，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，從而無法檢測或判斷物料的高度，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。
二、材料材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)滿足機(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，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，采取在高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)過程連接的后端加裝加長管是較為常見的做法，通過加長管降低探頭傳導(dǎo)出來的溫度，以避免末端的電子電路模塊處的溫度過高，使儀表的正常工作受到影響。
一般來說，設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)考慮上述因素，就能設(shè)計(jì)制造出性能穩(wěn)定，工作可靠的高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)。
以上就是“設(shè)計(jì)高溫型振動(dòng)式料位開關(guān)要考慮哪些因素”的相關(guān)介紹，如欲了解更多物位開關(guān)（料位開關(guān)、液位開關(guān)）、物位計(jì)（料位計(jì)、液位計(jì)）等物位測量儀表方面的知識，歡迎關(guān)注微信公眾號：Jiweimeter。
（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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