Hva er en magnetostriktiv nivåsender?

En magnetostriktiv nivåsender er en type nivåsensor. Internt bruker den det magnetostriktive prinsippet og kombinerer det med moderne elektronisk teknologi for å måle tiden mellom pulsbølger, og oppnå nøyaktig nivåmåling. Magnetostriktive nivåmålere fungerer ved hjelp av bølgelederpulser. Under drift bestemmes den målte forskyvningen ved å måle tiden mellom start- og sluttpulser, noe som resulterer i høy målenøyaktighet.

Nivåsendere som bruker det høyoppløselige-magnetostriktive måleprinsippet, brukes for kontinuerlig væskenivåmåling. Prinsippet deres er basert på posisjonen til et magnetisk levitasjonslegeme bestemt av det magnetostriktive prinsippet. Disse nivåtransmitterne er installert eksternt for å omgå nivåindikatoren.

Måleprosessen utløses av en strømpuls. Denne strømmen genererer et sirkulært magnetfelt på en leder laget av magnetostriktivt materiale, som strekkes inne i sensorrøret. På det målte punktet (væskenivå) fungerer en sylindrisk flottør med en permanent magnet som en posisjonssensor, dens magnetfeltlinjer vinkelrett på det pulserte magnetfeltet. Flottørens magnetfelt forårsaker en kraft i lederen. Superposisjonen av disse to magnetfeltene induserer en mekanisk bølge i lederen. På enden av sensorhuset konverterer en piezoelektrisk keramisk pickup denne mekaniske bølgen til et elektrisk signal. Den målte forplantningsforsinkelsen bestemmer startpunktet for den mekaniske torsjonsbølgen, og bestemmer dermed flottørens posisjon og oppnår høy-presisjonsmåling.

Magnetostriktiv nivåmåler kretsdesign

Pulsgenerasjonskrets

I dette magnetostriktive nivåmålersystemet fungerer pulsgenereringskretsen som sin signalsender, spesielt ansvarlig for å sende viktige handlingskommandoer-strømpulser. Denne kommandoen spiller en viktig rolle i sensorens nøyaktige måling av væskenivåhøyden.

Kjernen i denne signalsenderen er FPGA, som fungerer som stasjonsmesteren. FPGA har et svært presist tidsstyringsverktøy og oppgaveplanleggingssystem.

Under drift genererer FPGA, basert på forhåndsinnstilte- krav, et pulssignal med en bestemt bredde og frekvens ved hjelp av tidsstyringsverktøyet og oppgaveplanleggingssystemet. Dette ligner på å instruere en stasjonsleder om å sende ut en signalbølge av en bestemt varighet med jevne mellomrom. For eksempel kan vi sette den til å sende ut et pulssignal som varer 0,1 sekunder hvert sekund.

Imidlertid er det nylig genererte pulssignalet relativt svakt og kan ikke bevege seg jevnt langs bølgeledertråden til ønsket sted. Det er her et annet viktig medlem av signaloverføringsstasjonen kommer i-effektforsterkeren. Effektforsterkeren fungerer som et signalkraftverk, dens oppgave er å forsterke det svake pulssignalet generert av FPGA. Etter forsterkning blir det opprinnelig svake pulssignalet sterkt nok til å forplante seg raskt og stabilt langs bølgeledertråden, og gir sterk støtte for påfølgende væskenivåmåling.

Deteksjonskrets I teamet til denne intelligente lille detektiven -den magnetostriktive nivåmåleren- fungerer deteksjonskretsen som en signaljeger, og dens oppgave er å fange opp de svake signalene som sendes fra bølgeledertråden. Disse signalene er avgjørende ledetråder for å måle væskenivået.

Når en bølgeledertråd utsettes for et magnetfelt og genererer en torsjonsbølgepuls, sender den ut et veldig svakt signal. Disse signalene er som fjerne hvisking, vanligvis bare millivolt eller til og med mikrovolt i intensitet. Videre er det mye omgivende støyinterferens, som elektromagnetisk interferens fra driftsutstyr, som fungerer som bakgrunnsstøy og lett overdøver det nyttige signalet. Derfor må signalinnsamlings- og deteksjonskretsen være både følsom og interferens-bestandig.

Det første kraftige verktøyet i deteksjonskretsen er en operasjonsforsterker med lav-støy (LNA). Når et svakt signal kommer, forsterker LNA det forsiktig, noe som gjør det klarere for påfølgende behandling.

Imidlertid inneholder det forsterkede signalet fortsatt mye uønsket støy. Det er her et båndpassfilter kommer inn; det fungerer som et smart signalfilter. Båndpassfilteret lar bare signaler med frekvenser nær torsjonsbølgepulsfrekvensen passere, og blokkerer støysignaler med andre frekvenser. Etter forsterkning av LNA og filtrering med båndpassfilter, er det gjenværende signalet det rene signalet vi trenger. Dette signalet sendes til neste trinn, hvor sensorens «hjerne» videre analyserer og behandler den for å beregne nøyaktig væskenivåhøyde.

Signalbehandlingskrets

I teamet til den magnetostriktive nivåmåleren, denne intelligente lille detektiven, fungerer signalbehandlingskretsen som en ledetrådsanalyseekspert. Dens jobb er å grundig analysere og behandle signaltrådene som sendes fra deteksjonskretsen, og til slutt bestemme den nøyaktige væskenivåhøyden.

Signalet fra deteksjonskretsen er et analogt signal, som ledetråder registrert med en spesiell gammel kode, som ikke er lett å forstå direkte av datamaskinens og sensorens hjerne. Det er her A/D-konverteren kommer inn. Den fungerer som en kodeoversetter, spesielt ansvarlig for å oversette denne eldgamle koden av analoge signaler til det moderne språket med digitale signaler som både datamaskinen og hjernen kan forstå.

De oversatte digitale signalene er som en rotete haug med ledetråder, som krever ytterligere sortering. Det er her FPGA, analysemesteren, begynner sitt arbeid. FPGA utfører først digital filtrering på disse digitale signalene, omtrent som å bruke en sil for å fjerne gjenværende urenheter, noe som gjør signalet renere.

Deretter må FPGA finne nøkkelinformasjonen i signalet-ankomsttiden til torsjonsbølgen-som å finne det viktigste tidspunktet blant en haug med ledetråder. FPGA, gjennom toppdeteksjon og andre operasjoner, utfører i hovedsak en signalsjekk-, og viser nøyaktig øyeblikket når torsjonsbølgesignalet når sitt sterkeste punkt-ankomsttiden til torsjonsbølgen.

Til slutt fungerer FPGA, analysemesteren, også som en matematisk ekspert. Basert på de kjente forholdene-tidspunktet for strømpulsoverføringen, forplantningshastigheten til torsjonsbølgen i bølgeledertråden og lengden på bølgeledertråden-bruker den spesifikke matematiske algoritmer for å beregne posisjonen til flottøren på bølgeledertråden. Siden flottørens posisjon tilsvarer væskenivået, kan det nøyaktige væskenivået i beholderen bestemmes.

Kommunikasjonskrets I familien av intelligente detektiver i den magnetostriktive nivåmåleren, fungerer kommunikasjonskretsen som en travel informasjonsbudbringer. Dens jobb er å raskt og nøyaktig levere væskenivåinformasjonen målt av sensoren dit denne informasjonen er nødvendig.

Dette informasjonsbudet er flytende i flere språk, som RS485 og CAN-buss, omtrent som å snakke forskjellige språk. Den kan velge riktig språk for å overføre informasjon basert på ulike leveringsadresser og forsendelseskrav.

Linearitet

Linearitet er en avgjørende indikator på nøyaktighet ved måling av væskenivåer. Ideelt sett bør en magnetostriktiv nivåmåler måle vannstander i forskjellige høyder. For hver 1 cm økning i væskenivå, bør utgangssignalet endres jevnt. For eksempel tilsvarer en økning på 1 enhet i verdien en økning på 2 cm i signalet. I denne ideelle tilstanden har væskenivået og utgangssignalet et perfekt lineært forhold – dette er det vi kaller linearitet. Men i virkeligheten kan selv intelligente detektorer gjøre feil. Selv med jevne væskenivåendringer, kan utgangssignalendringen avvike fra den ideelle tilstanden. Denne forskjellen kalles ikke-linearitetsfeil.

Hvis den maksimale feilen gjennom hele måleprosessen ikke overstiger 1 cm, noe som betyr at ikke-linearitetsfeilen er mindre enn ±0,1 %, har den magnetostriktive nivåmåleren utmerket linearitet. I praktiske applikasjoner, som i store væskelagringstanker i fabrikker, er god linearitet avgjørende for nøyaktig å bestemme det sanne væskenivået, sikre produksjonssikkerhet og normal drift.

Følsomhet

Følsomheten til en magnetostriktiv nivåmåler gjenspeiler dens evne til å oppdage endringer i væskenivå. Se for deg en beholder fylt med væske. Når væskenivået endres, vil en magnetostriktiv nivåmåler gi ut et tilsvarende signal. En svært følsom nivåmåler kan reagere raskt på selv små økninger eller reduksjoner i væskenivået, noe som resulterer i en merkbar endring i utgangssignalet.

I praktisk liv og arbeid er svært følsomme magnetostriktive nivåmålere svært nyttige. For eksempel ved presisjonskjemisk produksjon er væskenivåkravene i mange kjemiske reaksjonskar ekstremt strenge; selv små endringer i væskenivået kan påvirke produktkvaliteten. I dette tilfellet er det nødvendig med en magnetostriktiv nivåmåler med ekstremt høy følsomhet for å oppdage små endringer i væskenivået umiddelbart.

Repeterbarhet

Repeterbarheten til en magnetostriktiv nivåmåler er en test av dens pålitelighet. Gitt en oppgave å måle væskenivået i en fast høyde i en lagertank, hvis måleren er pålitelig, bør måleresultatet være omtrent det samme, uavhengig av antall målinger som er tatt, så lenge væskenivået faktisk ikke endres. Dette er god repeterbarhet.

I praktiske applikasjoner er magnetostriktive nivåmålere med god repeterbarhet spesielt viktig. For eksempel, i produksjonslinjer for mat og drikke, er det nødvendig med presis kontroll av råvarenivået i lagertanker for å sikre konsistent materialbruk for hver batch av produkter. Hvis sensoren har dårlig repeterbarhet, og måler inkonsekvente nivåer, for eksempel høye eller lave nivåer, vil det føre til ustabil råvarebruk. En nivåmåler med utmerket repeterbarhet kan gi stabile og pålitelige resultater hver gang den måler samme nivå.

Magnetostriktive nivåtransmittere er tilgjengelige i tre typer: myk probe, hard probe og ekstern flyteisolasjon. Senderkroppen består av to hoveddeler: den elektroniske delen og sensordelen. Fordelene med magnetostriktive nivåsendere er:

1. Høy pålitelighet: Fordi magnetostriktive nivåsendere bruker bølgelederprinsipper, er det ingen bevegelige mekaniske deler. Derfor er det ingen friksjon eller slitasje. Hele omformeren er innkapslet i et rustfritt stålrør og kommer ikke i kontakt med det målte mediet. Sensoren fungerer pålitelig og har lang levetid.

2. Høy presisjon: Fordi magnetostriktive nivåsendere fungerer basert på bølgelederpulser, bestemmes forskyvningen ved å måle tidspunktet for start- og sluttpulser. Derfor kan den skryte av høy målenøyaktighet, med en oppløsning bedre enn 0,01 %FS.

3. Høy sikkerhet: Magnetostriktive nivåmålere har høy eksplosjonssikker ytelse. De er iboende trygge og eksplosjonssikre-, noe som sikrer sikker bruk. De er spesielt egnet for måling av kjemiske råvarer og brennbare væsker, eliminerer behovet for å åpne tanklokket under måling og unngår sikkerhetsrisikoen forbundet med manuell måling.

4. Praktisk installasjon og vedlikehold: Magnetostriktive nivåmålere installeres vanligvis gjennom eksisterende røråpninger på toppen av lagertanken. De er spesielt egnet for underjordiske lagertanker og eksisterende driftstanker. Installasjon skal ikke forstyrre normal produksjon.

5. Fremmer systemautomatisering: Det sekundære instrumentet til den magnetostriktive nivåmåleren bruker et standard utgangssignal, noe som letter databehandlingen. Dette muliggjør enkel nettverksbygging og forbedrer automatiseringsnivået til hele målesystemet.

Anvendelser av magnetostriktive nivåsendere: Høy-teknologiske magnetostriktive nivåsensorer brukes til nivåmåling i ulike typer lagringstanker. Denne typen nivåmåler har høy nøyaktighet, sterk miljøtilpasningsevne og praktisk installasjon, noe som gjør den mye brukt i nivåmålingsfelt som petroleums- og kjemisk industri. Den erstatter gradvis andre tradisjonelle sensorer, og blir et produkt av høy-kvalitet innen nivåmåling.

Typiske bruksområder og installasjon av magnetostriktive nivåsensorer:

Måling av nivået på horisontale lagertanker: Den magnetostriktive nivåsensoren er installert på toppen.

For mellomliggende væskenivåkontroll i produksjon: Magnetostriktive nivåsensorer er installert side om side.-

Vertikale oljetankapplikasjoner: Den magnetostriktive nivåsenderen er installert på toppen ved hjelp av en fleksibel kabel.

Den magnetostriktive nivåsenderen kan også brukes sammen med en magnetisk nivåmåler.

Magnetostriktiv nivåsender, asfaltlagringstank og andre applikasjoner og installasjonsordninger.

Valgbetraktninger for magnetostriktive nivåsendere:

1. Nivåmåleren skal være kompatibel med-mediummiljøet på stedet. Dette inkluderer omgivelsestemperatur, trykk, vibrasjoner, støt, strukturelle materialer og kompatibiliteten til mediet. 2. Når temperaturen på det målte mediet er høy (100-200 grader), anbefales det å bruke en ekstern flytesonde med sideflensinstallasjon.

3. Magnetostriktive nivåmålere har måleblindsoner både i øvre og nedre ende av målestaven; dette bør vurderes ved valg av måleområde.

4. Den vanlige magnetiske flottørstørrelsen i rustfritt stål for nivåmålere er Ф45×Ф56×Ф15, noe som krever en flenstilkobling på DN50 eller høyere. For gjengede nivåmålere må brukere installere flenser eller braketter.