射频导纳液位传感器（Radio Frequency Admittance Level Sensor）是一种基于射频导纳技术的物位测量仪表，主要用于液体、浆体或颗粒状固体的连续或点式液位检测。其工作原理结合了电容测量和导纳分析技术，能够有效克服传统电容式传感器的局限性（如挂料、介电常数变化等）。以下是其核心工作原理：

1. 基本概念：导纳与射频信号

  • 导纳（Admittance）：是阻抗的倒数，包含电导（实部）和电纳（虚部，即容抗和感抗），用于综合反映介质的导电和介电特性。

  • 射频信号：传感器工作在射频范围（通常100 kHz~1 MHz），高频信号能穿透介质并减少电极极化影响。

2. 测量原理

传感器通过测量探头与容器壁（或参考电极）之间形成的射频导纳值变化来检测液位：

  1. 探头结构：

    • 采用同轴多层电极设计（中心电极、绝缘层、屏蔽层），屏蔽层延伸至探头末端，形成“保护电极”以消除挂料影响（称为Driven Shield技术）。

    • 探头与容器壁构成一个等效电容-电阻网络。

  2. 导纳变化分析：

    • 当液位上升时，探头被介质覆盖的部分增加，系统导纳值随之改变：

      • 电容分量（C）：取决于介质介电常数（ε）和覆盖高度。

      • 电导分量（G）：取决于介质电导率（σ）。

    • 传感器通过射频电路测量导纳的实部（电导）和虚部（电纳），综合计算液位。

3. 抗干扰技术（关键优势）

  • Driven Shield技术：
    屏蔽层通过驱动电路保持与中心电极同电位，消除探头表面挂料或结垢导致的寄生电容，显著提升测量稳定性。

  • 多参数补偿：
    通过分析导纳的复数特性，自动补偿介质电导率、温度变化或探头污染的影响。

4. 输出与校准

  • 导纳值经信号处理电路转换为标准信号（如4~20 mA、RS485等）。

  • 需针对介质特性（如介电常数、电导率）进行现场校准。

5. 应用特点

  • 适用介质：水、油、浆体、腐蚀性液体、高粘度介质等。

  • 优势：抗挂料、耐污染、适应复杂工况。

  • 局限：极端介电常数或电导率（如纯水、金属粉末）可能影响精度。

与传统电容式传感器的区别

特性 射频导纳传感器 传统电容传感器
测量参数 导纳（电容+电导） 仅电容变化
抗挂料能力 强（Driven Shield技术） 弱
介质适应性 宽（可测导电/非导电介质） 受介电常数限制

通过这种设计，射频导纳传感器在工业液位测量中实现了高可靠性和适应性，尤其在易结垢、粘附或介电特性多变的场合表现优异。