互感式鈉液位計是鈉冷快堆中zui常用的鈉液位連續(xù)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(tài)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(tǒng)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(xiàn)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(shù)轉換。頻率為1kHz，幅值為0 -200mV的液位正弦電壓信號，經(jīng)液位信號調理模塊實現(xiàn)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(jīng)熱電偶信號調理模塊實現(xiàn)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(jīng)溫度補償?shù)囊何粶y量結果。該液位測量結果通過LCD顯示模塊實現(xiàn)數(shù)字顯示，并通過模擬輸出模塊實現(xiàn)數(shù)/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(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(shù)轉換，首先采用AD736實現(xiàn)交直流變換。AD736是經(jīng)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(shù)。轉化后的直流信號經(jīng)斬波穩(wěn)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(tài)范圍。

3.2熱電偶信號調理

    在熱電偶測溫中，必須進行冷端補償、調零、電壓放大和線性化等比較繁瑣的工作，否則會造成很大的誤差。本文熱電偶信號調理采用專用集成芯片AD595，該芯片具有放大、冷端補償、冰點基準、斷偶故障報警功能。其默認輸出特性為:

 

    若采用AD595默認輸出增益，對應熱電偶在600℃時的輸出信號將超出單片機內部A/D允許的0-5V輸入范圍。為此在管腳5-8之間并聯(lián)一電位器，通過調節(jié)該電位器使0600℃熱電偶輸出與A/D匹配，設計的熱電偶信號調理電路原理圖如圖3所示。其中，1,14管腳分別為熱電偶輸出信號的正負極接口。

 

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