Kas ir magnetostriktīvais līmeņa raidītājs?

Magnetostriktīvais līmeņa raidītājs ir līmeņa sensora veids. Iekšpusē tas izmanto magnetostriktīvo principu un apvieno to ar modernām elektroniskām tehnoloģijām, lai izmērītu laiku starp impulsa viļņiem, nodrošinot precīzu līmeņa mērījumu. Magnetostriktīvie līmeņa mērītāji darbojas, izmantojot viļņvada impulsus. Darbības laikā izmērīto pārvietojumu nosaka, mērot laiku starp sākuma un beigu impulsiem, kā rezultātā tiek sasniegta augsta mērījumu precizitāte.

Nepārtrauktai šķidruma līmeņa mērīšanai tiek izmantoti līmeņa raidītāji, kuros tiek izmantots augstas -izšķirtspējas magnetostriktīvās mērīšanas princips. To princips ir balstīts uz magnētiskās levitācijas ķermeņa stāvokli, ko nosaka magnetostrikcijas princips. Šie līmeņa raidītāji ir uzstādīti ārēji, lai apietu līmeņa indikatoru.

Mērīšanas procesu iedarbina strāvas impulss. Šī strāva rada apļveida magnētisko lauku uz vadītāja, kas izgatavots no magnetostriktīva materiāla, kas ir izstiepts sensora caurulē. Mērītajā punktā (šķidruma līmenī) kā pozīcijas sensors kalpo cilindrisks pludiņš ar pastāvīgo magnētu, kura magnētiskā lauka līnijas ir perpendikulāras impulsa magnētiskajam laukam. Pludiņa magnētiskais lauks rada spēku vadītājā. Šo divu magnētisko lauku superpozīcija vadītājā izraisa mehānisku viļņu. Sensora korpusa galā pjezoelektriskais keramikas uztvērējs pārvērš šo mehānisko vilni elektriskā signālā. Izmērītā izplatīšanās aizkave nosaka mehāniskā vērpes viļņa sākumpunktu, tādējādi nosakot pludiņa stāvokli un panākot augstu -precizitātes mērījumu.

Magnetostriktīvā līmeņa mērītāja shēmas dizains

Impulsu ģenerēšanas ķēde

Šajā magnetostriktīvajā līmeņa mērītāja sistēmā impulsu ģenerēšanas ķēde darbojas kā signāla raidītājs, kas ir īpaši atbildīgs par svarīgu darbību komandu-strāvas impulsu nosūtīšanu. Šai komandai ir būtiska nozīme, lai sensors precīzi izmērītu šķidruma līmeņa augstumu.

Šī signāla raidītāja galvenais elements ir FPGA, kas darbojas kā stacijas vadītājs. FPGA ir ļoti precīzs laika pārvaldības rīks un uzdevumu plānošanas sistēma.

Darbības laikā FPGA, pamatojoties uz iepriekš-noteiktām prasībām, precīzi ģenerē noteikta platuma un frekvences impulsa signālu, izmantojot laika pārvaldības rīku un uzdevumu plānošanas sistēmu. Tas ir līdzīgi kā norādījums stacijas vadītājam regulāri izstarot noteikta ilguma signāla vilni. Piemēram, mēs varētu iestatīt, lai tas katru sekundi izstaro impulsa signālu, kas ilgst 0,1 sekundi.

Tomēr jaunizveidotais impulsa signāls ir salīdzinoši vājš un nevar vienmērīgi pārvietoties pa viļņvada vadu uz vēlamo vietu. Šeit jaudas pastiprinātājā tiek iekļauts vēl viens svarīgs signāla pārraides stacijas elements. Jaudas pastiprinātājs darbojas kā signāla spēkstacija, un tā uzdevums ir pastiprināt vājo impulsa signālu, ko rada FPGA. Pēc pastiprināšanas sākotnēji vājais impulsa signāls kļūst pietiekami spēcīgs, lai ātri un stabili izplatītos pa viļņvada vadu, nodrošinot spēcīgu atbalstu turpmākai šķidruma līmeņa mērīšanai.

Detection Circuit Šī inteliģentā mazā detektīva -magnetostriktīvā līmeņa mērītāja-atklāšanas ķēde darbojas kā signālu mednieks, un tās uzdevums ir uztvert vājos signālus, kas tiek pārraidīti no viļņvada vada. Šie signāli ir būtiskas norādes šķidruma līmeņa mērīšanai.

Kad viļņvada vads tiek pakļauts magnētiskajam laukam un ģenerē vērpes viļņa impulsu, tas izstaro ļoti vāju signālu. Šie signāli ir kā attāli čuksti, parasti tikai milivoltu vai pat mikrovoltu intensitāte. Turklāt ir daudz apkārtējo trokšņu traucējumu, piemēram, elektromagnētiskie traucējumi no darba aprīkojuma, kas darbojas kā fona troksnis un viegli apslāpē noderīgo signālu. Tāpēc signāla iegūšanas un noteikšanas ķēdei ir jābūt gan jutīgai, gan{3}}noturīgai pret traucējumiem.

Pirmais jaudīgais noteikšanas ķēdes rīks ir zema{0}}trokšņa darbības pastiprinātājs (LNA). Kad pienāk vājš signāls, LNA to rūpīgi pastiprina, padarot to skaidrāku turpmākai apstrādei.

Tomēr pastiprinātais signāls joprojām satur daudz nevēlamu trokšņu. Šeit tiek izmantots joslas caurlaides filtrs; tas darbojas kā viedais signāla filtrs. Joslas caurlaides filtrs ļauj iziet tikai signālus, kuru frekvences ir tuvu vērpes viļņu impulsa frekvencei, bloķējot citu frekvenču trokšņu signālus. Pēc pastiprināšanas ar LNA un filtrēšanas ar joslas caurlaides filtru atlikušais signāls ir mums nepieciešamais tīrais signāls. Šis signāls tiek nosūtīts uz nākamo posmu, kur sensora "smadzenes" to tālāk analizē un apstrādā, lai aprēķinātu precīzu šķidruma līmeņa augstumu.

Signālu apstrādes ķēde

Magnetostriktīvā līmeņa mērītāja komandā, šajā inteliģentajā mazajā detektīvā, signālu apstrādes ķēde darbojas kā pavedienu analīzes eksperts. Tās uzdevums ir padziļināti analizēt un apstrādāt signālu norādes, kas tiek pārraidītas no noteikšanas ķēdes, galu galā nosakot precīzu šķidruma līmeņa augstumu.

Signāls no noteikšanas ķēdes ir analogs signāls, piemēram, pavedieni, kas ierakstīti ar īpašu seno kodu, ko nav viegli saprast tieši datora un sensora smadzenēs. Šeit tiek izmantots A/D pārveidotājs. Tas darbojas kā kodu tulkotājs, kas ir īpaši atbildīgs par šī senā analogo signālu koda tulkošanu mūsdienu digitālo signālu valodā, ko var saprast gan dators, gan smadzenes.

Tulkotie digitālie signāli ir kā jaukta pavedienu kaudze, kas prasa turpmāku šķirošanu. Šeit savu darbu sāk analīzes meistars FPGA. FPGA vispirms veic digitālo filtrēšanu šiem digitālajiem signāliem, līdzīgi kā izmantojot sietu, lai noņemtu visus atlikušos piemaisījumus, padarot signālu tīrāku.

Pēc tam FPGA ir jāatrod galvenā informācija signālā-vērpes viļņa ierašanās laiks-, piemēram, jāatrod vissvarīgākais laika punkts no pavedienu kaudzes. FPGA, izmantojot maksimuma noteikšanu un citas darbības, būtībā veic signāla pārbaudi-, precīzi nosakot brīdi, kad vērpes viļņa signāls sasniedz spēcīgāko punktu-vērpes viļņa ierašanās laiku.

Visbeidzot, FPGA, analīzes meistars, darbojas arī kā matemātikas eksperts. Pamatojoties uz zināmajiem apstākļiem-strāvas impulsa pārraides laiku, vērpes viļņa izplatīšanās ātrumu viļņvada vadā un viļņvada stieples garumu,-tā izmanto īpašus matemātiskos algoritmus, lai aprēķinātu pludiņa pozīciju uz viļņvada stieples. Tā kā pludiņa pozīcija atbilst šķidruma līmenim, var noteikt precīzu šķidruma līmeni tvertnē.

Komunikācijas shēma Magnetostriktīvā līmeņa mērītāja viedo detektīvu saimē sakaru ķēde darbojas kā aizņemts informācijas sūtnis. Tās uzdevums ir ātri un precīzi piegādāt sensora izmērīto šķidruma līmeņa informāciju tur, kur šī informācija ir nepieciešama.

Šis informācijas kurjers brīvi pārvalda vairākas valodas, piemēram, RS485 un CAN kopni, līdzīgi kā runāt dažādās valodās. Tā var izvēlēties atbilstošo valodu informācijas pārsūtīšanai, pamatojoties uz dažādām piegādes adresēm un piegādes prasībām.

Linearitāte

Linearitāte ir būtisks šķidruma līmeņa mērīšanas precizitātes rādītājs. Ideālā gadījumā magnetostriktīvajam līmeņa mērierīcēm vajadzētu mērīt ūdens līmeni dažādos augstumos. Katram šķidruma līmeņa paaugstinājumam par 1 cm izejas signālam ir jāmainās vienmērīgi. Piemēram, vērtības pieaugums par 1 vienību atbilst signāla pieaugumam par 2 cm. Šajā ideālajā stāvoklī šķidruma līmenim un izejas signālam ir ideāla lineāra attiecība – to mēs saucam par linearitāti. Tomēr patiesībā pat inteliģentie detektori var kļūdīties. Pat ar vienmērīgām šķidruma līmeņa izmaiņām izejas signāla izmaiņas var atšķirties no ideālā stāvokļa. Šo atšķirību sauc par nelinearitātes kļūdu.

Ja maksimālā kļūda visā mērīšanas procesā nepārsniedz 1 cm, kas nozīmē, ka nelinearitātes kļūda ir mazāka par ± 0,1%, tad magnetostriktīvajam līmeņa mērītājam ir lieliska linearitāte. Praktiskajos lietojumos, piemēram, lielajās šķidruma uzglabāšanas tvertnēs rūpnīcās, laba linearitāte ir būtiska, lai precīzi noteiktu patieso šķidruma līmeni, nodrošinātu ražošanas drošību un normālu darbību.

Jutīgums

Magnetostriktīvā līmeņa mērītāja jutība atspoguļo tā spēju noteikt šķidruma līmeņa izmaiņas. Iedomājieties trauku, kas piepildīts ar šķidrumu. Kad šķidruma līmenis mainās, magnetostriktīvs līmeņa mērītājs izvadīs atbilstošu signālu. Ļoti jutīgs līmeņa mērītājs var ātri reaģēt uz pat nelielu šķidruma līmeņa paaugstināšanos vai samazināšanos, izraisot ievērojamas izmaiņas izejas signālā.

Praktiskajā dzīvē un darbā ļoti jutīgi magnetostriktīvie līmeņa mērītāji ir ļoti noderīgi. Piemēram, precīzijas ķīmiskajā ražošanā šķidruma līmeņa prasības daudzos ķīmisko reakciju traukos ir ārkārtīgi stingras; pat nelielas šķidruma līmeņa izmaiņas var ietekmēt produkta kvalitāti. Šajā gadījumā ir nepieciešams magnetostriktīvs līmeņa mērītājs ar ārkārtīgi augstu jutību, lai nekavējoties noteiktu nelielas šķidruma līmeņa izmaiņas.

Atkārtojamība

Magnetostriktīvā līmeņa mērītāja atkārtojamība ir tā uzticamības pārbaude. Dots uzdevums mērīt šķidruma līmeni fiksētā augstumā uzglabāšanas tvertnē, ja mērītājs ir uzticams, tad neatkarīgi no veikto mērījumu skaita, kamēr šķidruma līmenis faktiski nemainās, mērījuma rezultātam jābūt aptuveni vienādam. Tā ir laba atkārtojamība.

Praktiskajos lietojumos īpaši svarīgi ir magnetostriktīvie līmeņa mērītāji ar labu atkārtojamību. Piemēram, pārtikas un dzērienu ražošanas līnijās ir nepieciešama precīza izejvielu līmeņa kontrole uzglabāšanas tvertnēs, lai nodrošinātu konsekventu materiālu izmantošanu katrai produktu partijai. Ja sensoram ir slikta atkārtojamība, mērot nekonsekventus līmeņus, piemēram, augstus vai zemus līmeņus, tas izraisīs nestabilu izejmateriālu izmantošanu. Līmeņa mērītājs ar izcilu atkārtojamību var nodrošināt stabilus un uzticamus rezultātus katru reizi, kad tas mēra to pašu līmeni.

Magnetostriktīvie līmeņa raidītāji ir pieejami trīs veidos: mīkstā zonde, cietā zonde un ārējā pludiņa izolācija. Raidītāja korpuss sastāv no divām galvenajām daļām: elektroniskās daļas un sensora daļas. Magnetostriktīvo līmeņa raidītāju priekšrocības ir:

1. Augsta uzticamība: Tā kā magnetostriktīvie līmeņa raidītāji izmanto viļņvada principus, nav kustīgu mehānisku daļu. Tāpēc nav berzes vai nodiluma. Viss pārveidotājs ir iekapsulēts nerūsējošā tērauda caurulē un nesaskaras ar izmērīto vidi. Sensors darbojas uzticami un tam ir ilgs kalpošanas laiks.

2. Augsta precizitāte: tā kā magnetostriktīvie līmeņa raidītāji darbojas, pamatojoties uz viļņvada impulsiem, nobīdi nosaka, mērot sākuma un beigu impulsu laiku. Tāpēc tas lepojas ar augstu mērījumu precizitāti ar izšķirtspēju, kas ir labāka par 0,01% FS.

3. Augsta drošība: Magnetostriktīvajiem līmeņa mērītājiem ir augsta sprādziendrošā veiktspēja. Tie pēc būtības ir droši un sprādziendroši-, nodrošinot drošu lietošanu. Tie ir īpaši piemēroti ķīmisko izejvielu un viegli uzliesmojošu šķidrumu mērīšanai, novēršot nepieciešamību atvērt tvertnes vāku mērīšanas laikā un izvairoties no drošības riskiem, kas saistīti ar manuālu mērīšanu.

4. Ērta uzstādīšana un apkope: Magnetostriktīvie līmeņa mērītāji parasti tiek uzstādīti caur esošajām cauruļu atverēm uzglabāšanas tvertnes augšpusē. Tie ir īpaši piemēroti pazemes uzglabāšanas tvertnēm un esošajām ekspluatācijas tvertnēm. Uzstādīšana nedrīkst traucēt normālu ražošanu.

5. Veicina sistēmas automatizāciju: Magnetostriktīvā līmeņa mērītāja sekundārais instruments izmanto standarta izejas signālu, atvieglojot datora signālu apstrādi. Tas ļauj viegli izveidot tīklu un uzlabo visas mērīšanas sistēmas automatizācijas līmeni.

Magnetostriktīvo līmeņa raidītāju pielietojumi: augsto{0}}tehnoloģiju magnetostriktīvos līmeņa sensorus izmanto līmeņa mērīšanai dažāda veida uzglabāšanas tvertnēs. Šāda veida līmeņa mērītājiem ir augsta precizitāte, spēcīga pielāgošanās videi un ērta uzstādīšana, tāpēc to plaši izmanto līmeņa mērīšanas jomās, piemēram, naftas un ķīmiskajā rūpniecībā. Tas pakāpeniski aizstāj citus tradicionālos sensorus, kļūstot par augstas-kvalitātes produktu līmeņa mērīšanā.

Tipiski magnetostriktīvo līmeņa sensoru pielietojumi un uzstādīšana:

Horizontālo uzglabāšanas tvertņu līmeņa mērīšana: Magnetostriktīvais līmeņa sensors ir uzstādīts augšpusē.

Šķidruma līmeņa vidēja līmeņa kontrolei ražošanā: Magnetostriktīvie līmeņa sensori ir uzstādīti blakus--blakus.

Vertikālās eļļas tvertnes pielietojumi: Magnetostriktīvais līmeņa raidītājs ir uzstādīts augšpusē, izmantojot elastīgu kabeli.

Magnetostriktīvo līmeņa raidītāju var izmantot arī kopā ar magnētisko pludiņa līmeņa mērītāju.

Magnetostriktīvs līmeņa raidītājs, asfalta uzglabāšanas tvertne un citi lietojumi un uzstādīšanas shēmas.

Magnetostriktīvo līmeņa raidītāju izvēles apsvērumi:

1. Līmeņa mērītāja ierīcei ir jābūt saderīgai ar vietnes -vidējo vidi. Tas ietver apkārtējās vides temperatūru, spiedienu, vibrāciju, triecienu, konstrukcijas materiālus un vides saderību. 2. Ja izmērītās vides temperatūra ir augsta (100–200 grādi), ieteicams izmantot ārēju pludiņa zondi ar sānu atloku uzstādīšanu.

3. Magnetostriktīvajiem līmeņa mērītājiem ir mērīšanas aklās zonas gan mērstieņa augšējā, gan apakšējā galā; tas jāņem vērā, izvēloties mērīšanas diapazonu.

4. Parasti izmantotais nerūsējošā tērauda magnētiskā pludiņa izmērs līmeņa mērierīcēm ir Ф45 × Ф56 × 15, kam nepieciešams atloka savienojums ar DN50 vai lielāku. Vītņotiem līmeņa mērītājiem lietotājiem ir jāuzstāda atloki vai kronšteini.