Mi az a magnetostrikciós szinttávadó?

A magnetostrikciós szinttávadó egy szintérzékelő típus. Belsőleg a magnetostrikciós elvet alkalmazza, és a modern elektronikus technológiával kombinálva méri az impulzushullámok közötti időt, így pontos szintmérés érhető el. A magnetostrikciós szintmérők hullámvezető impulzusokkal működnek. Működés közben a mért elmozdulást a kezdő és a vég impulzusok közötti idő mérésével határozzuk meg, ami nagy mérési pontosságot eredményez.

A nagy{0}}felbontású magnetostrikciós mérési elvet alkalmazó szinttávadókat a folyadékszint folyamatos mérésére használják. Elvük a magnetostrikciós elv által meghatározott mágneses levitációs test helyzetén alapul. Ezek a szinttávadók kívülről vannak felszerelve, hogy megkerüljék a szintjelzőt.

A mérési folyamatot áramimpulzus indítja el. Ez az áram kör alakú mágneses teret hoz létre egy magnetostrikciós anyagból készült vezetőn, amely az érzékelő csövében van megfeszítve. A mért ponton (folyadékszinten) egy állandó mágneses hengeres úszó szolgál helyzetérzékelőként, mágneses térvonalai merőlegesek az impulzus mágneses térre. Az úszó mágneses tere erőt hoz létre a vezetőben. E két mágneses tér szuperpozíciója mechanikai hullámot indukál a vezetőben. Az érzékelőház végén egy piezoelektromos kerámia hangszedő ezt a mechanikai hullámot elektromos jellé alakítja. A mért terjedési késleltetés határozza meg a mechanikai torziós hullám kezdőpontját, így meghatározza az úszó helyzetét és nagy pontosságú mérést ér el.

Magnetostrikciós szintmérő áramkör tervezés

Impulzusgeneráló áramkör

Ebben a magnetostrikciós szintmérő rendszerben az impulzusgeneráló áramkör jeladóként működik, amely kifejezetten a kulcsfontosságú műveleti parancsok -áramimpulzusok küldéséért felelős. Ez a parancs létfontosságú szerepet játszik abban, hogy az érzékelő pontosan mérje a folyadékszint magasságát.

Ennek a jeladónak a központi tagja az FPGA, amely úgy működik, mint az állomásfőnök. Az FPGA rendkívül precíz időgazdálkodási eszközzel és feladattervező rendszerrel rendelkezik.

Működés közben az FPGA az előre-beállított követelmények alapján pontosan meghatározott szélességű és frekvenciájú impulzusjelet állít elő az időkezelő eszköz és a feladattervező rendszer segítségével. Ez hasonló ahhoz, mintha az állomáskezelőt utasítanánk, hogy rendszeres időközönként adott időtartamú jelhullámot adjon ki. Például beállíthatjuk, hogy másodpercenként 0,1 másodperces impulzusjelet adjon ki.

Az újonnan előállított impulzusjel azonban viszonylag gyenge, és nem tud zökkenőmentesen eljutni a hullámvezető vezeték mentén a kívánt helyre. Ez az a hely, ahol a jeltovábbító állomás másik fontos tagja -csatlakozik a teljesítményerősítőhöz. A teljesítményerősítő jelerőműként működik, feladata az FPGA által generált gyenge impulzusjel felerősítése. Az erősítés után az eredetileg gyenge impulzusjel elég erős lesz ahhoz, hogy gyorsan és stabilan terjedjen a hullámvezető vezeték mentén, erős támogatást nyújtva a későbbi folyadékszint méréshez.

Érzékelő áramkör Ennek az intelligens kis detektívnek a csapatában,-a magnetostrikciós szintmérő-az érzékelő áramkör jelvadászként működik, és az a feladata, hogy rögzítse a hullámvezető vezetéken továbbított gyenge jeleket. Ezek a jelek kulcsfontosságú támpontok a folyadékszint méréséhez.

Amikor egy hullámvezető vezetéket mágneses térnek vetnek ki, és torziós hullámimpulzust generál, nagyon gyenge jelet bocsát ki. Ezek a jelek olyanok, mint a távoli suttogás, jellemzően csak millivoltos vagy akár mikrovoltos intenzitású. Ezenkívül sok a környező zaj interferencia, például a működő berendezések elektromágneses interferenciája, amely háttérzajként működik, és könnyen elnyomja a hasznos jelet. Ezért a jelgyűjtő és -érzékelő áramkörnek érzékenynek és interferencia-ellenállónak kell lennie.

Az észlelési áramkör első hatékony eszköze az alacsony{0}}zajú műveleti erősítő (LNA). Ha gyenge jel érkezik, az LNA óvatosan felerősíti azt, így tisztábbá teszi a későbbi feldolgozáshoz.

Az erősített jel azonban továbbra is sok nem kívánt zajt tartalmaz. Itt jön be a sávszűrő; intelligens jelszűrőként működik. A sávszűrő csak a torziós hullám impulzusfrekvenciájához közeli frekvenciájú jeleket enged át, blokkolva a más frekvenciájú zajjeleket. Az LNA általi erősítés és a sávszűrő általi szűrés után a maradék jel a tiszta jel, amire szükségünk van. Ez a jel a következő szakaszba kerül, ahol az érzékelő „agya” tovább elemzi és feldolgozza a pontos folyadékszint magasság kiszámításához.

Jelfeldolgozó áramkör

A magnetostrikciós szintmérő, ez az intelligens kis detektív csapatában a jelfeldolgozó áramkör nyomelemző szakértőként működik. Feladata az érzékelő áramkör által továbbított jelek mélyreható elemzése és feldolgozása, végső soron a folyadékszint pontos magasságának meghatározása.

Az érzékelő áramkörből származó jel egy analóg jel, mint egy speciális ősi kóddal rögzített nyom, amelyet a számítógép és az érzékelő agya nem ért könnyen közvetlenül. Itt jön be az A/D konverter. Kódfordítóként működik, és kifejezetten felelős azért, hogy az analóg jelek ősi kódját lefordítsa a digitális jelek modern nyelvére, amelyet a számítógép és az agy is megért.

A lefordított digitális jelek olyanok, mint a nyomok összezavart halmaza, amelyek további rendezést igényelnek. Itt kezdi meg munkáját az FPGA, az elemzési mester. Az FPGA először digitális szűrést hajt végre ezeken a digitális jeleken, hasonlóan ahhoz, mint egy szitával a maradék szennyeződések eltávolítására, így a jel tisztább lesz.

Ezután az FPGA-nak meg kell találnia a kulcsfontosságú információkat a jelben-a torziós hullám érkezési idejét-, például meg kell találnia a legfontosabb időpontot egy halom nyom között. Az FPGA a csúcsérzékelésen és egyéb műveleteken keresztül lényegében jelellenőrzést-végez, pontosan meghatározva azt a pillanatot, amikor a torziós hullám jele eléri a legerősebb pontját-a torziós hullám érkezési idejét.

Végül az FPGA, az elemzési mester egyben matematikai szakértőként is működik. Az ismert feltételek-az áramimpulzus-átvitel időzítése, a torziós hullám hullámvezető huzalban való terjedési sebessége és a hullámvezető huzal hossza-alapján speciális matematikai algoritmusokat használ a hullámvezető huzalon lévő úszó helyzetének kiszámításához. Mivel az úszó helyzete megfelel a folyadékszintnek, így pontosan meghatározható a tartályban lévő folyadékszint.

Kommunikációs áramkör A magnetostrikciós szintmérő intelligens detektíveinek családjában a kommunikációs áramkör foglalt információs hírvivőként működik. Feladata az érzékelő által mért folyadékszint-információ gyors és pontos eljuttatása oda, ahol erre szükség van.

Ez az információs futár több nyelven, például RS485-ön és CAN-buszon folyékonyan beszél, ugyanúgy, mint a különböző nyelveken. A különböző szállítási címek és szállítási követelmények alapján kiválaszthatja a megfelelő nyelvet az információk továbbításához.

Linearitás

A linearitás a folyadékszint mérésének pontosságának döntő mutatója. Ideális esetben egy magnetostrikciós szintmérőnek különböző magasságokban kell mérnie a vízszinteket. A folyadékszint minden 1 cm-es emelésekor a kimeneti jelnek egyenletesen kell változnia. Például az érték 1 egységnyi növekedése a jel 2 cm-es növekedésének felel meg. Ebben az ideális állapotban a folyadékszint és a kimenő jel között tökéletes lineáris kapcsolat van – ezt nevezzük linearitásnak. A valóságban azonban még az intelligens detektorok is hibázhatnak. A kimenő jel változása egyenletes folyadékszint-változás esetén is eltérhet az ideális állapottól. Ezt a különbséget nemlinearitási hibának nevezzük.

Ha a mérési folyamat során a maximális hiba nem haladja meg az 1 cm-t, vagyis a nemlinearitási hiba kisebb, mint ±0,1%, akkor a magnetostrikciós szintmérő kiváló linearitású. A gyakorlati alkalmazásokban, például a gyárak nagy folyadéktároló tartályaiban a jó linearitás elengedhetetlen a valódi folyadékszint pontos meghatározásához, a gyártás biztonságának és a normál működésnek a biztosításához.

Érzékenység

A magnetostrikciós szintmérő érzékenysége azt tükrözi, hogy képes érzékelni a folyadékszint változásait. Képzelj el egy folyadékkal töltött edényt. Amikor a folyadékszint megváltozik, a magnetostrikciós szintmérő megfelelő jelet ad ki. A rendkívül érzékeny szintmérő gyorsan reagál a folyadékszint enyhe növekedésére vagy csökkenésére is, ami észrevehető változást eredményez a kimeneti jelben.

A gyakorlati életben és a munkában a nagy érzékenységű magnetostrikciós szintmérők nagyon hasznosak. Például a precíziós vegyszergyártásban számos kémiai reakcióedényben rendkívül szigorúak a folyadékszintre vonatkozó követelmények; a folyadékszint enyhe változása is befolyásolhatja a termék minőségét. Ebben az esetben egy rendkívül nagy érzékenységű magnetostrikciós szintmérő szükséges a folyadékszint apró változásainak azonnali észleléséhez.

Ismételhetőség

A magnetostrikciós szintmérő megismételhetősége a megbízhatóságának próbája. Feladatként adott tárolótartályban a folyadékszint fix magasságban történő mérése, ha a mérőműszer megbízható, akkor a mérések számától függetlenül, amíg a folyadékszint ténylegesen nem változik, a mérési eredmény megközelítőleg azonos legyen. Ez jó ismételhetőség.

A gyakorlati alkalmazásokban különösen fontosak a jó ismételhetőségű magnetostrikciós szintmérők. Például az élelmiszer- és italgyártó sorokon a tárolótartályokban lévő nyersanyagszint pontos szabályozása szükséges ahhoz, hogy minden egyes terméktételnél konzisztens anyagfelhasználás álljon rendelkezésre. Ha az érzékelő rossz ismételhetőségű, és inkonzisztens szinteket mér, például magas vagy alacsony szintet, az instabil nyersanyagfelhasználáshoz vezet. A kiváló ismételhetőségű szintmérő stabil és megbízható eredményeket biztosít minden alkalommal, amikor ugyanazt a szintet méri.

A magnetostrikciós szinttávadók három típusban kaphatók: lágy szonda, kemény szonda és külső úszó leválasztás. Az adó teste két fő részből áll: az elektronikus részből és az érzékelő részből. A magnetostrikciós szinttávadók előnyei:

1. Nagy megbízhatóság: Mivel a magnetostrikciós szinttávadók hullámvezető elveket használnak, nincsenek mozgó mechanikai alkatrészek. Ezért nincs súrlódás vagy kopás. A teljes konverter rozsdamentes acél csőbe van zárva, és nem érintkezik a mért közeggel. Az érzékelő megbízhatóan működik és hosszú élettartammal rendelkezik.

2. Nagy pontosság: Mivel a magnetostrikciós szinttávadók hullámvezető impulzusok alapján működnek, az elmozdulást a kezdő és záró impulzusok időzítésének mérésével határozzák meg. Ezért nagy mérési pontossággal büszkélkedhet, 0,01%FS-nél jobb felbontással.

3. Nagy biztonság: A magnetostrikciós szintmérők nagy robbanásbiztos-teljesítményűek. Alapvetően biztonságosak és robbanásbiztosak-, így biztosítva a biztonságos használatot. Különösen alkalmasak vegyi alapanyagok és gyúlékony folyadékok mérésére, így nincs szükség mérés közben a tartály fedelének kinyitására, és elkerülhetők a kézi méréssel járó biztonsági kockázatok.

4. Kényelmes telepítés és karbantartás: A magnetostrikciós szintmérőket általában a tárolótartály tetején lévő meglévő csőnyílásokon keresztül szerelik fel. Különösen alkalmasak földalatti tárolótartályokhoz és meglévő üzemi tartályokhoz. A telepítés nem zavarhatja meg a normál termelést.

5. Elősegíti a rendszerautomatizálást: A magnetostrikciós szintmérő másodlagos műszere szabványos kimeneti jelet használ, megkönnyítve a számítógépes jelfeldolgozást. Ez lehetővé teszi az egyszerű hálózatépítést és javítja a teljes mérőrendszer automatizálási szintjét.

Magnetostrikciós szinttávadók alkalmazásai: A csúcstechnológiás{0}}magnetostrikciós szintérzékelőket szintmérésre használják különféle típusú tárolótartályokban. Ez a típusú szintmérő nagy pontossággal, erős környezeti alkalmazkodóképességgel és kényelmes telepítéssel rendelkezik, így széles körben alkalmazzák a szintmérési területeken, például a kőolaj- és a vegyiparban. Fokozatosan felváltja a többi hagyományos érzékelőt, és a szintmérésben kiváló minőségű termékké válik-.

A magnetostrikciós szintérzékelők jellemző alkalmazásai és telepítése:

Vízszintes tárolótartályok szintjének mérése: A magnetostrikciós szintérzékelő a tetejére van felszerelve.

Köztes folyadékszint-szabályozáshoz a gyártás során: A magnetostrikciós szintérzékelők egymás mellé vannak szerelve-

Függőleges olajtartály alkalmazások: A magnetostrikciós szinttávadó a tetejére van felszerelve rugalmas kábel segítségével.

A magnetostrikciós szinttávadó mágneses úszó szintmérővel együtt is használható.

Magnetostrikciós szinttávadó, aszfalttároló tartály és egyéb alkalmazások és telepítési sémák.

Magnetostrikciós szinttávadók kiválasztásának szempontjai:

1. A szintmérőnek kompatibilisnek kell lennie a -helyi közepes környezettel. Ez magában foglalja a környezeti hőmérsékletet, nyomást, rezgést, ütést, szerkezeti anyagokat és a közeg kompatibilitását. 2. Ha a mért közeg hőmérséklete magas (100-200 fok), akkor javasolt külső úszószonda használata oldalsó karimás beépítéssel.

3. A magnetostrikciós szintmérők a mérőrúd felső és alsó végén egyaránt mérési vak zónákkal rendelkeznek; ezt figyelembe kell venni a mérési tartomány kiválasztásakor.

4. A szintmérőkhöz általában használt rozsdamentes acél mágneses úszóméret Ф45 × Ф56 × 15, amelyhez DN50 vagy nagyobb karimás csatlakozás szükséges. Menetes szintmérők esetén a felhasználóknak karimákat vagy konzolokat kell felszerelni.