Mikä on magnetostriktiivinen tasonlähetin?

Magnetostriktiivinen tasolähetin on eräänlainen tasoanturi. Sisäisesti se hyödyntää magnetostriktiivista periaatetta ja yhdistää sen nykyaikaiseen elektroniikkatekniikkaan pulssiaaltojen välisen ajan mittaamiseksi, mikä mahdollistaa tarkan tasonmittauksen. Magnetostriktiiviset tasomittarit toimivat aaltoputkipulsseilla. Käytön aikana mitattu siirtymä määritetään mittaamalla alkamis- ja loppupulssien välinen aika, mikä johtaa korkeaan mittaustarkkuuteen.

Tasolähettimiä, jotka käyttävät korkean erotuskyvyn{0}}magnetostriktiivista mittausperiaatetta, käytetään jatkuvaan nestepinnan mittaukseen. Niiden periaate perustuu magnetostriktiivisen periaatteen määräämään magneettisen levitaatiokappaleen sijaintiin. Nämä tasolähettimet on asennettu ulkopuolelle ohittamaan tasoilmaisimen.

Mittausprosessi käynnistyy virtapulssilla. Tämä virta muodostaa pyöreän magneettikentän magnetostriktiivisesta materiaalista valmistettuun johtimeen, joka on venytetty anturiputken sisällä. Mitatussa kohdassa (nesteen pinnalla) asentotunnistimena toimii kestomagneetilla varustettu lieriömäinen uimuri, jonka magneettikenttäviivat ovat kohtisuorassa pulssimagneettikenttään nähden. Kellun magneettikenttä aiheuttaa voiman johtimeen. Näiden kahden magneettikentän superpositio aiheuttaa mekaanisen aallon johtimessa. Anturin kotelon päässä oleva pietsosähköinen keraaminen anturi muuttaa tämän mekaanisen aallon sähköiseksi signaaliksi. Mitattu etenemisviive määrittää mekaanisen vääntöaallon aloituspisteen, mikä määrittää kellukkeen sijainnin ja saavuttaa suuren -tarkkuuden mittauksen.

Magnetostriktiivinen tasomittarin piirisuunnittelu

Pulssin generointipiiri

Tässä magnetostriktiivisessa tasomittarijärjestelmässä pulssin generointipiiri toimii sen signaalilähettimenä, joka on erityisesti vastuussa tärkeiden toimintakomentojen -virtapulssien lähettämisestä. Tällä komennolla on tärkeä rooli anturin tarkassa nestepinnan korkeuden mittauksessa.

Tämän signaalilähettimen ydinosa on FPGA, joka toimii kuten asemapäällikkö. FPGA:ssa on erittäin tarkka ajanhallintatyökalu ja tehtäväsuunnittelujärjestelmä.

Toiminnan aikana FPGA muodostaa ennalta asetettujen vaatimusten perusteella tarkasti tietynleveyden ja -taajuuden pulssisignaalin ajanhallintatyökalun ja tehtävien suunnittelujärjestelmän avulla. Tämä on samanlainen kuin ohjeistaa asemanjohtajaa lähettämään tietynpituinen signaaliaalto säännöllisin väliajoin. Voisimme esimerkiksi asettaa sen lähettämään pulssisignaalin, joka kestää 0,1 sekuntia joka sekunti.

Äskettäin muodostettu pulssisignaali on kuitenkin suhteellisen heikko, eikä se voi kulkea tasaisesti aaltoputkijohtoa pitkin haluttuun paikkaan. Tässä toinen tärkeä signaalinlähetysaseman jäsen tulee-tehovahvistimeen. Tehovahvistin toimii kuin signaalivoimala, jonka tehtävänä on vahvistaa FPGA:n tuottamaa heikkoa pulssisignaalia. Vahvistuksen jälkeen alunperin heikko pulssisignaali tulee riittävän vahvaksi etenemään nopeasti ja vakaasti pitkin aaltoputkijohtoa, mikä tarjoaa vahvan tuen myöhempää nestetason mittausta varten.

Tunnistuspiiri Tämän älykkään pienen etsivän-magnetostriktiivisen tasomittarin-ilmaisinpiiri toimii signaalien metsästäjänä, jonka tehtävänä on siepata aaltoputken johdosta lähetetyt heikot signaalit. Nämä signaalit ovat tärkeitä vihjeitä nestetason mittaamisessa.

Kun aaltoputken lanka altistetaan magneettikentälle ja se tuottaa vääntöaaltopulssin, se lähettää erittäin heikon signaalin. Nämä signaalit ovat kuin kaukaisia ​​kuiskauksia, tyypillisesti vain millivoltteja tai jopa mikrovoltteja. Lisäksi ympäristössä on paljon häiriöitä, kuten käyttölaitteiden sähkömagneettisia häiriöitä, jotka toimivat taustameluna ja vaimentavat helposti hyödyllisen signaalin. Siksi signaalin hankinta- ja tunnistuspiirin on oltava sekä herkkä että häiriönkestävä.

Ensimmäinen tehokas työkalu tunnistuspiirissä on matala{0}}kohinainen operaatiovahvistin (LNA). Kun heikko signaali saapuu, LNA vahvistaa sen huolellisesti, mikä tekee siitä selkeämmän myöhempää käsittelyä varten.

Vahvistettu signaali sisältää kuitenkin edelleen paljon ei-toivottua kohinaa. Tässä on kaistanpäästösuodatin; se toimii kuin älykäs signaalisuodatin. Kaistanpäästösuodatin sallii vain vääntöaallon pulssitaajuutta lähellä olevien signaalien kulkemisen, mikä estää muiden taajuuksien kohinasignaalit. LNA:n vahvistamisen ja kaistanpäästösuodattimen suodatuksen jälkeen jäljelle jäävä signaali on tarvitsemamme puhdas signaali. Tämä signaali lähetetään seuraavaan vaiheeseen, jossa anturin "aivot" analysoivat ja käsittelevät sitä edelleen laskeakseen tarkan nestepinnan korkeuden.

Signaalinkäsittelypiiri

Magnetostriktiivisen tasomittarin, tämän älykkään pienen etsivän, ryhmässä signaalinkäsittelypiiri toimii vihjeanalyysin asiantuntijana. Sen tehtävänä on syvällisesti analysoida ja käsitellä tunnistuspiiristä lähetettyjä signaalivihjeitä ja määrittää viime kädessä tarkka nestepinnan korkeus.

Havaintopiirin signaali on analoginen signaali, kuten erityisellä muinaisella koodilla tallennettuja vihjeitä, joita tietokoneen ja anturin aivot eivät helposti ymmärrä suoraan. Tässä A/D-muunnin tulee käyttöön. Se toimii koodin kääntäjänä, joka on nimenomaan vastuussa tämän vanhan analogisten signaalien koodin kääntämisestä nykyaikaiselle digitaalisten signaalien kielelle, jota sekä tietokone että aivot ymmärtävät.

Käännetyt digitaaliset signaalit ovat kuin sekavia vihjeitä, jotka vaativat lisälajittelua. Tässä FPGA, analyysin isäntä, aloittaa työnsä. FPGA suorittaa ensin digitaalisen suodatuksen näille digitaalisille signaaleille, aivan kuten käyttämällä seulaa jäljellä olevien epäpuhtauksien poistamiseksi, mikä tekee signaalista puhtaamman.

Seuraavaksi FPGA:n on löydettävä avaintiedot signaalista-vääntöaallon saapumisaika-, kuten löydettävä tärkein aikapiste vihjepinon joukosta. FPGA suorittaa huipputunnistuksen ja muiden toimintojen avulla signaalin tarkistuksen-ja määrittää tarkasti hetken, jolloin vääntöaaltosignaali saavuttaa vahvimman pisteensä-vääntöaallon saapumisajan.

Lopuksi FPGA, analyysipäällikkö, toimii myös matemaattisena asiantuntijana. Tunnettujen olosuhteiden -virran pulssin lähetyksen ajoituksen, vääntöaallon etenemisnopeuden aaltojohtolangassa ja aaltoputkilangan pituuden perusteella-se käyttää tiettyjä matemaattisia algoritmeja laskeakseen kellukkeen sijainnin aaltojohtolangalla. Koska kellukkeen asento vastaa nestetasoa, voidaan määrittää tarkka nestepinta säiliössä.

Viestintäpiiri Magnetostriktiivisen tasomittarin älykkäiden etsivien perheessä viestintäpiiri toimii kiireisenä tiedonvälittäjänä. Sen tehtävänä on toimittaa nopeasti ja tarkasti anturin mittaama nestetasotieto sinne, missä tätä tietoa tarvitaan.

Tämä tietokuriiri puhuu sujuvasti useita kieliä, kuten RS485- ja CAN-väylää, aivan kuten eri kieliä. Se voi valita tiedon lähettämiseen sopivan kielen eri toimitusosoitteiden ja toimitusvaatimusten perusteella.

Lineaarisuus

Lineaarisuus on tärkeä osoitus tarkkuudesta nestetasojen mittauksessa. Ihannetapauksessa magnetostriktiivinen tasomittari mittaa vedenpinnat eri korkeuksilla. Jokaista 1 cm:n nestetason nousua kohden lähtösignaalin tulee muuttua tasaisesti. Esimerkiksi 1 yksikön lisäys arvossa vastaa 2 cm:n lisäystä signaalissa. Tässä ihanteellisessa tilassa nestetasolla ja lähtösignaalilla on täydellinen lineaarinen suhde – tätä kutsutaan lineaariseksi. Todellisuudessa jopa älykkäät ilmaisimet voivat tehdä virheitä. Jopa tasaisilla nestetason muutoksilla lähtösignaalin muutos voi poiketa ihanteellisesta tilasta. Tätä eroa kutsutaan epälineaarisuusvirheeksi.

Jos maksimivirhe koko mittausprosessin aikana ei ylitä 1 cm, eli epälineaarisuusvirhe on alle ±0,1 %, magnetostriktiivisen tasomittarin lineaarisuus on erinomainen. Käytännön sovelluksissa, kuten tehtaiden suurissa nestevarastosäiliöissä, hyvä lineaarisuus on välttämätöntä todellisen nestetason määrittämiseksi tarkasti, tuotannon turvallisuuden ja normaalin toiminnan varmistamiseksi.

Herkkyys

Magnetostriktiivisen tasomittarin herkkyys heijastaa sen kykyä havaita muutoksia nesteen pinnassa. Kuvittele nesteellä täytetty astia. Kun nestetaso muuttuu, magnetostriktiivinen tasomittari antaa vastaavan signaalin. Erittäin herkkä tasomittari voi reagoida nopeasti jopa pieniinkin nestetason nousuihin tai laskuihin, mikä johtaa huomattavaan muutokseen lähtösignaalissa.

Käytännön elämässä ja työssä erittäin herkät magnetostriktiiviset tasomittarit ovat erittäin hyödyllisiä. Esimerkiksi tarkkuuskemikaalituotannossa nestetasovaatimukset monissa kemiallisen reaktioastioissa ovat erittäin tiukat; pienetkin muutokset nestetasossa voivat vaikuttaa tuotteen laatuun. Tässä tapauksessa tarvitaan erittäin herkkä magnetostriktiivinen tasomittari, joka havaitsee nopeasti nesteen pinnan pienet muutokset.

Toistettavuus

Magnetostriktiivisen tasomittarin toistettavuus on testi sen luotettavuudesta. Tehtävänä on mitata nesteen pinta kiinteällä korkeudella varastosäiliössä, jos mittari on luotettava, niin mittaustuloksen tulee olla tehtyjen mittausten lukumäärästä riippumatta, niin kauan kuin nestepinta ei itse asiassa muutu. Tämä on hyvä toistettavuus.

Käytännön sovelluksissa magnetostriktiiviset tasomittarit, joilla on hyvä toistettavuus, ovat erityisen tärkeitä. Esimerkiksi elintarvikkeiden ja juomien tuotantolinjoilla tarvitaan tarkkaa raaka-ainetason valvontaa varastosäiliöissä, jotta voidaan varmistaa tasainen materiaalin käyttö jokaiselle tuote-erälle. Jos anturin toistettavuus on huono ja se mittaa epäjohdonmukaisia ​​tasoja, kuten korkeita tai matalia tasoja, se johtaa epävakaaseen raaka-aineen käyttöön. Tasomittari, jolla on erinomainen toistettavuus, voi tarjota vakaat ja luotettavat tulokset aina, kun se mittaa saman tason.

Magnetostriktiivisia tasolähettimiä on saatavana kolmea tyyppiä: pehmeä anturi, kova anturi ja ulkoinen kelluva eristys. Lähettimen runko koostuu kahdesta pääosasta: elektronisesta osasta ja anturiosasta. Magnetostriktiivisten tasolähettimien edut ovat:

1. Korkea luotettavuus: Koska magnetostriktiiviset tasolähettimet käyttävät aaltojohtoperiaatteita, niissä ei ole liikkuvia mekaanisia osia. Siksi ei ole kitkaa tai kulumista. Koko muunnin on kapseloitu ruostumattomaan teräsputkeen, eikä se ole kosketuksissa mitatun väliaineen kanssa. Anturi toimii luotettavasti ja sen käyttöikä on pitkä.

2. Suuri tarkkuus: Koska magnetostriktiiviset tasolähettimet toimivat aaltoputkipulssien perusteella, siirtymä määritetään mittaamalla aloitus- ja loppupulssien ajoitus. Siksi sillä on korkea mittaustarkkuus, jonka resoluutio on parempi kuin 0,01 %FS.

3. Korkea turvallisuus: Magnetostriktiiviset tasomittarit ovat erittäin räjähdyssuojattuja. Ne ovat luonnostaan ​​turvallisia ja räjähdyssuojattuja-, mikä takaa turvallisen käytön. Ne soveltuvat erityisen hyvin kemiallisten raaka-aineiden ja syttyvien nesteiden mittaamiseen, jolloin säiliön kantta ei tarvitse avata mittauksen aikana ja välttää manuaaliseen mittaukseen liittyvät turvallisuusriskit.

4. Kätevä asennus ja huolto: Magnetostriktiiviset tasomittarit asennetaan yleensä varastosäiliön päällä olevien putkien aukkojen kautta. Ne soveltuvat erityisen hyvin maanalaisiin varastosäiliöihin ja olemassa oleviin käyttösäiliöihin. Asennus ei saa häiritä normaalia tuotantoa.

5. Edistää järjestelmän automatisointia: Magnetostriktiivisen tasomittarin toissijainen instrumentti käyttää standardilähtösignaalia, mikä helpottaa tietokoneen signaalinkäsittelyä. Tämä mahdollistaa helpon verkottumisen ja parantaa koko mittausjärjestelmän automaatiotasoa.

Magnetostriktiivisten tasolähettimien sovellukset: Korkean teknologian{0}}magnetostriktiivisia tasoantureita käytetään tason mittaamiseen erityyppisissä varastosäiliöissä. Tämän tyyppisillä tasomittarilla on korkea tarkkuus, vahva ympäristöön sopeutuvuus ja kätevä asennus, joten sitä käytetään laajasti tasonmittausaloilla, kuten öljy- ja kemianteollisuudessa. Se korvaa vähitellen muut perinteiset anturit, ja siitä on tulossa korkealaatuinen-tuote tasonmittauksessa.

Magnetostriktiivisten tasoanturien tyypilliset sovellukset ja asennus:

Vaakatason varastosäiliöiden tason mittaus: Magnetostriktiivinen pinta-anturi on asennettu yläosaan.

Nestetason välitason säätö tuotannossa: Magnetostriktiiviset tasoanturit asennetaan vierekkäin-vierestä-.

Pystysuora öljysäiliösovellus: Magnetostriktiivinen tasolähetin asennetaan yläosaan joustavalla kaapelilla.

Magnetostriktiivista tasolähetintä voidaan käyttää myös magneettisen kelluvan pintamittarin kanssa.

Magnetostriktiivinen tasolähetin, asfaltin varastosäiliö ja muut sovellukset ja asennussuunnitelmat.

Magnetostriktiivisten tasolähettimien valintanäkökohdat:

1. Tasomittarin tulee olla yhteensopiva sivuston -keskitason ympäristön kanssa. Tämä sisältää ympäristön lämpötilan, paineen, tärinän, iskujen, rakennemateriaalit ja väliaineen yhteensopivuuden. 2. Kun mitattavan väliaineen lämpötila on korkea (100-200 astetta), on suositeltavaa käyttää ulkoista kellunta-anturia, jossa on sivulaippa.

3. Magnetostriktiivisissa tasomittareissa on mittaussokeat vyöhykkeet sekä mittasauvan ylä- että alapäässä; tämä tulee ottaa huomioon mittausaluetta valittaessa.

4. Yleisesti käytetty ruostumattomasta teräksestä valmistetun magneettisen uimurin koko on Ф45 × Ф56 × Ф15, mikä vaatii DN50 tai suuremman laippaliitännän. Kierretasomittareita varten käyttäjien on asennettava laipat tai kiinnikkeet.