华北地区西门子交换机6GK5116-0BA00-2AC2中国授权总代理
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一台常用的电脑笔记本、测试通路断路的万用表，几个120欧姆的终端电阻。在自控系统报警和联锁设计中，通常采用继电器“失电”报警，这因为继电器采用“失电”报警比“带电”报警*可靠。常有人问昌晖仪表制造有限公司工程师：“继电器正常时励磁，故障时失磁，这句话是不是意味着“电源系统故障信号应该接该继电器的常闭点?”等问题。这些问题的解决就必须对继电器的触点及报警动作状态有个正确的认识。
正确选用继电器报警状态 一般具有报警和联锁功能的仪表、DCS、变频器都少不了使用继电器，即大多是通过继电器的触点和报警、联锁电路相连，来进行报警和联锁。以上说的：“励磁”就是表示继电器线圈处于“带电”状态，而“失磁”就是表示继电器线圈处于“失电”状态，当报警时是使继电器线圈处于“带电”还是处于“失电”状态好呢?从可靠性出发来分析一下“带电”和“失电”状态的优缺点。
继电器线圈“带电”而动作使电路报警，这是较易被人理解的设计，但是存在一个隐患，如果相关接线没有接好而出现开路时，或继电器线圈供电电源出现问题，出事故需要报警时，继电器线圈应“带电”而动作，如由于上述原因继电器不会动作，这后果是严重的。如果改为“失电”报警，一旦仪表接线未接好或开路，继电器线圈供电出现问题，或仪表故障，都不会出现失报。原因是：在未报警时继电器线圈是处于“带电”状态，一旦上述不正常现象出现时，继电器线圈将恢复至“失电”状态；操作、维修人员就会因为“报警”而查找报警原因，当发现信号正常而报警时，就会去查找其他原因，并排除故障，使报警电路恢复正常，从而可避免不报警现象的出现，显然继电器采用“失电”报警比“带电”报警*可靠。
怎样增大继电器触点带负载的能力?
在使用中，如果触点的负载能力满足不了使用要求时，可以采取几对触点并联的方法来解决。但在使用前应进行调整，使触点的同步性达到要求，否则适得其反。较好的方法是采用中间继电器或接触器来扩大触点的负载能力。
继电器通常由电磁元件、触点元件两部分组成。继电器故障检修也是从这两方面入手的,您就跟随昌晖仪表工程师一起去看看怎样处理继电器常见故障。
1、电磁元件的故障及检修电磁元件的故障主要在线圈及动、静铁芯部分。
①线圈故障线圈故障通常有线圈绝缘损坏；受机械伤形成匝间短路或接地或者电源电压过低，动、静铁芯接触不严密，使通过线圈电流过大，线圈发热导致烧毁，可重绕线圈。如线圈通电后衔铁不吸合，可能是线圈引出线脱焊，检查后重焊即可。
②铁芯故障铁芯如通电后衔铁吸不上，可能是线圈断线动、静铁芯之间有异物，电源电压过低等造成的。
通电后衔铁噪声大，可能是动、静铁芯接触面不平整，或有油污染造成的。可取下线圈，锉平或磨平其接触面，如有油污可进行清洗。短路环断裂也会引起噪声大。
断电后，衔铁不能立即释放，可能是动铁芯被卡住、铁芯气隙太小、性不良，铁芯接触面有油污等造成的。检修时可调整气隙使其在0.02-0.05mm，或更换弹簧。
2、触点元件故障及检修触点元件的故障一般有触点过热、磨损、熔焊等。引起触点过热的原因有容量不够，触点压力不够，表面氧化或不清洁等；引起磨损原因有触点容量太小，电弧温度过高使触点金属氧化等；引起触点熔焊的原因有电弧温度过高，或触点严重跳动等。可按以下方法检查及处理。
检查触点表面情况，如触点表面氧化，对银触点可不作修理，对铜触点可用油光锉锉平或用电工轻轻刮去表面的氧化层。触点表面不清洁，可用汽油或清洗；触点表面有灼伤烧毛痕迹，可用油光锉或小整修，但不要用砂布或砂纸来打磨，以免残留砂粒，造成接触不良。触点如果熔焊，应更换触点。如因触点容量太小造成，则应更换容量大一级的继电器。如触点压力不够，可调整弹簧或更换弹簧来增大压力。若压力仍不够，则应更换触点。把两根电线绞合在一起就可称为双绞线。事实上早在几十年前就已使用双绞线了，当时的电子管收音机、还有仪表工修理过的各种仪表(如老式电子电位差计、电子平衡电桥等，其电子管的灯丝电路(6.3VAC)，还有用灯丝的指示灯及一些交流继电器电路，其供电电线用的就是双绞线)和变送器信号接线。原因是这些电路的电流比信号电流大得多，其频率又是供电频率(50Hz)，因此*易产生交流噪声的干扰。所以上述的 电路除了要远离信号电路外，其供电电线还用双绞线以克服交流噪声的干扰；对于脉冲电路也常用双绞线来传输信号。
双绞线是怎样消除磁场干扰的?在双绞线中，感应电势的极性取决于磁场与环的关系。双绞线能使相邻两个环跟磁场的关系相互交换一次，以使相邻两个环间感应的电位相抵消。假设各个环是相互独立的，绞合的圆环越多，抗磁场干扰的效果越好。双绞线不仅提高了对磁场的抗干扰能力，并且因回路本身传输的电流在两线中一去一回，两线电流在空间产生的磁场正好相反，因而也就减少了这一回路对其他回路的干扰。
双绞线消除磁场干扰
由于双绞线柔软、结构简单、制造、安装、使用方便、串扰小、抗干扰能力强，因此得到了广泛的应用。尤其是在计算机的局域网中，双绞线充当了网络信号的传输工作，大有取代同轴电缆的趋势。双绞线已经成了网络传输线的代名词，一提到双绞线，人们*想到的就是计算机网络用的网线，就也很能说明问题；对于网线的使用大家都很熟悉了，不再赘述。
近几年双绞线还在视频信号的传输中被应用，如工厂电视监控系统中摄像头的信号传输就有人采用双绞线来传送，它就是利用了双绞线抗电磁千扰的特点。在干扰复杂的环境中传输视频信号具有一定干扰抑制效果。虽然这种传输方式目前还有争论，但仍有不少厂家在探索推广。双绞线视频传输可分为无源和有源两种传输方式，无源方式只对信号进行了平衡一不平衡变换；有源方式对视频进行了放大和频率均衡处理，需要电源，以上的传输只需要用一对双绞线。还有一种应用是采取5类双绞线或6类双绞线来传送VGA信号，即采用一套VGA双绞线视频发送、接收器，并采用单根5类非屏蔽双绞线传输VGA-RGBHVGA信号。其采用标准的568B接线方式，目前这样的产品不少，但还要经过实践的检验。
双绞线要使双绞线发挥好作用，在使用中还是很有讲究的，双绞线是一种平衡传输线，因此应尽量采用平衡式传输线路，这样可提高抗共模干扰的能力。实验证明双绞线通过接插件时，干扰信号会增大10%以上，干扰主要是由接插件的耦合电容、漏电流等引起的，因此较好少用接插件。双绞线的节距对抗干扰也有一定的影响，从理论上讲节距越小越好，但对用户而言是无法改变的，只能在使用中有所选择和搭配，如采用不同节距的双绞线(网线就是这样的)。尽管双绞线有一定的抗干扰能力，但在使用中还应注意要与其他的抗干扰手段相结合，如接地较好单点接地，并要考虑平衡对称性问题；屏蔽要视具体情况而定，如选用有屏蔽层的双绞线，但在屏蔽时不要引入地环路，否则就没有效果了，用屏蔽双绞线时还应考虑分布电容的影响。对于长线传输时还应考虑阻抗匹配及带负载问题。可控硅极性和好坏可以用指针万用表或数字万用表进行判断，云南昌晖仪表制造有限公司分别介绍这两种万用表在可控硅极性和好坏测量过程中的使用方法。
1、使用指针万用表检查可控硅极性和好坏方法根据PN结原理，可控硅三个*之间的电阻值，可用欧姆挡“R×10”或“R×100”挡测量来判别好坏。可控硅的控制*G与阴极K之间是一个PN结，在正常情况下，它的正向电阻在几十欧到几百欧之间，一般反向电阻比正向电阻要大。有时测得控制*反向电阻较小，不一定说明控制*特性差，主要应看其是否符合PN结的特点。
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越小，精度都可以达到±1mm以内，都有高速跟踪液位的表现。另外，还有将两者结合起来的调频脉冲波型雷达，其脉冲波的载波是连续调频的。
1、雷达物位计设计选型1.1 雷达物位计综述根据电磁波传播方式的不同雷达物位计可分为介质接触式与非接触式。前者电磁波在导波材料限定的空间内传播，后者在自由空间里传播。安装在自由空间里的非接触雷达，其微波信号以天线中心为轴线发射，并沿着此轴线在1个限定的锥形束角内（即半功率波束宽度，又称波束角、辐射角、散射角，有时波束角外的能量也不容忽视）推进传播，传播沿程信号以“反比于距离二次方”的速度迅速衰减。因此，测量的关键是接收到足够能量的反射回波，并识别出有效回波。接收的回波能量Pk可用简化的雷达方程表示如下：
Pk=（Pτ×C×Gi×Gt×Gr）/R2-----------①；公式①中：Pτ为天线辐射功率；C为经验系数；Gi为由目标表面介电特性及面积决定的反射增益；Gt为天线发射效率；Gr为天线接收效率；R为天线与目标间的距离。上述参数是设计、应用雷达物位计必须考虑的重要因数。表1列出了反射回波能量的衰减与雷达物位计4参数的关系。
表1 反射回波能量的衰减与4参数的关系
测量条件 反射能量(较小:较大)
测量距离1-30m 1:1000
天线尺寸0.1-0.5m 1:600
界面状态波动-平静 1:100
介电常数1.7-80.0 1:36
一般来说，电磁波在自由空间传播的非接触雷达物位计所接收到的返回信号能量远小于它所发出能量的0.1%。采用波导体可以约束电磁波的传播空间，减少散射，大幅提高反射回波的质量，使得返回信号中的干扰性杂散信号*小，简化回波的分辨处理，从而发射功率也可以*低，故导波雷达一般都采用脉冲式工作原理。
1.2 介质接触与非接触的使用方式
接触与非接触的分类依据是雷达波传播方式的不同，介质接触即为导波，如果有必要且能够使用介质接触式测量方法，接触式为可以选择。波导体可以是仪表自带的探杆，也可以是现场制作的金属管。介质接触应用方式包括导波雷达(guided wavedradar)，稳液井(stilling well)和旁通管(bypass pipeor external chamber or side vessel)里安装的非接触雷达(non-contacting radar or through air radar orfree-radiating radar)或导波雷达；导波雷达探头形式有同轴、刚性杆、柔性缆，导波雷达的同轴式探头从本质上来说是小口径稳液井中心加了1根刚性探杆。与稳液井或旁通管里安装非接触雷达相比较，导波雷达物位计是一种简单的解决方案，两者目标一致。
1.2.1 适宜介质接触的工况①非导电介质(1.2≤εr≤2.0，εr为相对介电常数，以下简称介电常数)考虑现场工况时，应特别注意两点：天线到被测介质间气相介电常数的分布；被测介质表面状态及其介电常数。雷达波在界面的反射率与两介质的介电性差别密切相关，有时，传输介质的导电导磁性引发的微波传播速度变化不容忽视。大部分物质介电常数大于1.4，空气或真空的介电常数为1.0，电磁波由真空或空气射向介电常数为εr时，表面反射度R，介电常数在1.0附近的介质反射率(即反射度)低，此时，非接触式雷达往往接收不到足够强度的界面反射回波。对于介电常数特别小的液化气体，**使用非接触式雷达并安装在稳液井上，好于旁通管安装，后者存在入口管线干扰，如有可能考虑在旁通管内安装稳液井(管套管)；杆式探头导波雷达安装在直径不*过150mm的稳液井或旁通管里，会获得等同于同轴探头导波雷达的较佳效果。
非接触雷达采用间接测量技术，如罐底跟踪模式，利用物位变化时罐底回波行程的改变甚至可以测量介电常数低至1.05的物料，类似的技术也用在导波雷达上。
②物料气相阻碍或吸收雷达波气相中存在使雷达波衰减的物质，如含高介电性的粉尘粉末(石墨，铁合金等)，测量距离和效果会受影响。
某些物质因自身或与空气中其他成分发生化学反应而电离成离子，从而使其气相具有微波吸收性，其气液两相介电常数的差别也因此减小，这样会削弱界面回波。如液的介电常数常温下(25℃)为14.9，不属于非导电介质，仍应采用稳液井上的低频非接触雷达或导波雷达物位计。固体物料堆积往往有一定的安息角，此时应考虑导波雷达。特别是粉状物料，表面疏松以及介电常数很低的塑料粒子，微波反射相当困难，且气相中严重的粉尘会在一定程度上反射回波。
③安装环境复杂容器内设备的反射会带来较大干扰，有以下几种情况：内障碍物较多，比如在非接触雷达的波束角内有液位开关或温度传感器；内有相对于雷达天线即测量参考点对称的装置，如加热盘管、隔板等；球罐和卧罐、水平圆柱形和球形储罐的罐壁及罐底会带来较大的反射干扰，可能存在因容器形状而导致多重回波所产生的干扰影响。特别是容器内障碍物太多或导波雷达的探头与障碍物太近时，应使用抗干扰能力强的同轴探头。
浮*罐一般采用稳液井，**测量时还要考虑介质气化对微波传输速度的影响。
④液面湍动及液面有泡沫液面湍动有可能引起多径反射，要避免安装在有很强涡流的地方，如搅拌或很强的化学反应处。表面的泡沫可能会吸收或反射雷达波，视泡沫的导电性而定：对于干泡沫，微波信号可以穿过，直接到达液体表面；中性泡沫可能吸收或散射微波，难以预判；湿泡沫表面会反射微波信号；当介质表面为稠而厚的泡沫时，测量误差较大或无法测量。相比而言，低频雷达穿透泡沫的能力比高频强。
采用四线制、大尺寸特殊设计天线、高频、连续调频波的非接触雷达物位计能发射接收到*强的信号，并采用功能强大的微处理器进行复杂的信号处理，可以在很大程度上应对上述四种工况，应用非接触雷达物位测量方法同样可测介电常数低至1．2的物料的液面，发挥其优势；另外，**的干扰回波锁定及干扰抑制技术也可以很大程度上克服干扰。但是，相比接触式测量方式，其价格昂贵。
⑤界位测量导波雷达的低频波穿透性强，无发散角，回波*强，使其不仅适合测量气液(气固)两相的界面，还可以测量介电常数相差大的上层非导电与下层导电液体的界位。典型应用是油水界位测量，但需注意介电常数对电磁波速度的影响，上层物料的介电常数必须**输入雷达，液界位已知时则可反算介电常数。
1.2.2 不宜接触介质的情况使用介质接触测量方法就意味着放弃了非介质接触式测量的优点，以下情况应使用非接触测量方法：
①高黏度、严重沉积和结晶的介质污染物或沉积物容易积聚在探头或稳液井内壁上。薄的、均匀的积聚物对测量有轻微的影响；厚的积聚物会造成信号衰减并减小测量范围；厚重、不均匀的粘附物形成结疤处有可能被错误地评定为界位，导致不正确的测量。相对来说，同轴探头与双探头抗干扰的能力较强，也较容易受挂料的影响。该种情况下，应采用非接触式测量方法。注意此时一般有加热盘管、搅拌叶片、搅拌产生的泡沫漩涡、湍动液面、物料挥发、蒸汽等不利测量的因素存在，这些都是非接触雷达选型安装时要着重考虑的。
②探头容易损伤的场合容器内安装搅拌器，有时搅拌器会对探头产生较大机械负载的场合，横向切应力可能会折断探头，需要机械支架或者安装应用稳液井和旁通，确认是否采用非接触式测量仪表*合适；另外，具有强研磨作用的固体块料，如铁氧体，会磨损导波雷达的探头，降低探头的张力负载，也容易损伤探头。
1.3 非接触雷达的高频与低频频率影响决定不了精度，精度受雷达信号发射接收方式及回波处理算法的影响。
1.3.1 高频的优势高频雷达物位计具有能量集中的特点，应用小尺寸的天线就能获得小波束角和大的天线增益。天线有“孔径”和汇聚效应，以普通锥形天线为例，天线尺寸(圆锥天线直径D)和频率也决定了散射(波束)角的大小，波长λ越短，波束角越小，增益越大，能量*强*集中，量程*大。如6.3G雷达天线尺寸为150、200、250mm时，散射角约为23°、19°、15°；26G雷达天线尺寸为40、50、80、100mm时，散射角约为23°、18°、10°、8°。故高频雷达物位计适合形状狭高的储罐，能避开复杂结构罐中的干扰。
测量散料时，回波主要来自粗糙料面的漫反射，漫反射的强度与物料大小成正比，与波长成反比，当反射面的线度与波长相当或*大时，才能发生反射。显然，工作频率越高，其波长越小，对于颗粒较小的物料，*易于发生漫反射，而大部分散料的直径远小于50mm，故高频雷达是散装料物位测量的较佳选择，较小的波长可以较大程度保发射出去的雷达波能够在粗糙的固体表面反射回雷达探头。
1.3.2 低频的特点高频波穿透介质时，表现*强的散射性，测量空间有粉尘或蒸汽时，散射损失的能量较多，气体的谐振会对某些频率的微波产生选择性的吸收和散射，空气中的氧和水蒸气在K波段存在显著的吸收波峰，故高频并不总是较佳选择。
低频雷达抗天线挂料和冷凝物的能力强，它较大的波束角和较长的波长使之在液面湍动的情况下能提供较好的回波。低频雷达穿透泡沫的能力也强于高频，受沸腾表面影响小，表面沸腾、冒泡、趋于生成泡沫时，低频*合适。
1.4 非接触雷达的天线天线是雷达物位计的关键部件，天线的材质、形状和尺寸决定雷达波的聚焦和灵敏度。
①圆锥天线与管状天线圆锥与管状天线采用不锈钢、哈氏合金或钽等材质，具有聚焦特性优异、物理及化学特性稳定、耐用牢固等优点，适用于绝大多数场合。两种天线形状近似，同口径的管状天线*长，聚焦性*强，有些管状天线是专门为管内安装设计的，套管及近管壁适应性*好。
圆锥天线整体包覆PTFE、陶瓷或其他耐腐蚀绝缘材料，做成密封天线，会显著提高其化学稳定性、抗凝水及抗粘附能力，尤其适用于尺寸小的高频天线。一体化垫片法兰天线，即所谓法兰下置型天线就属于这一类，其圆锥内藏，本质是放置在一块高分子绝缘材料板后面的喇叭口天线，板一般呈倒三角锥形，由于微波可穿透，又称为“窗”，主要用于强腐蚀性或卫生程度要求很高介质的液位测量。
②绝缘杆天线绝缘杆天线又称杆式天线、卫生型天线，一般由PPS，PTFE等化学高分子材料制成，化学特性稳定，特别适用于强腐蚀性介质或卫生程度要求很高的场合。其冷凝物自流除，易清洗；冷凝水积聚及介质粘附的敏感程度要小于喇叭口天线，这是因为杆式天线有效发射电磁波的面积要远大于喇叭天线(后者馈源只有笔尖大小)；其天线的安装接管尺寸小，特别是带有金属屏蔽管的天线可适应*细的安装接管，可在小管径及有冷凝和粘附的安装短管内进行可靠测量，多用于C，X波段雷达，一般发射波束角大，信噪比小，常用于测量条件较好的卫生型、腐蚀性介质的测量。相比其他种类天线，绝缘杆天线抗荷能力差，受力会有变形或折断的危险。
③水滴型天线水滴型天线采用水滴形宽带振子作为馈源，尤其适合连续调频波雷达。水滴型天线雷达物位计目前德国科隆和云南昌晖仪表比较有代表性，材质为PP或PTFE等化学高分子材料，椭圆形的结构，表面光滑，不易挂料，容易自清洁。在与锥形天线尺寸同等的情况下，水滴型天线的波束角*小，K波段天线尺寸为80、150mm时，散射角分别为8°、4°，但机械强度弱于锥形天线。
④抛物面天线抛物面反射器与焦点处的馈源两部分组成短背射抛物面天线，波束角可以做到4°或*小，能量集中，干扰回波少，量程*大，适用于测量低介电常数的料面，可用于狭长储罐。其天线尺寸同样在C，X，K三波段依次减小，如6.3时，尺寸为450mm的天线可获得7°的波束角；26G时，尺寸为200mm天线可获得4°的波束角。大尺寸抛物面天线的低频雷达物位计在严重结垢结焦、挂料、蒸汽、冷凝的场合中应用有良好效果对污染较不敏感，几乎免维护，但拆装不便。
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