Ce este un transmițător de nivel magnetostrictiv?

Un transmițător de nivel magnetostrictiv este un tip de senzor de nivel. Pe plan intern, utilizează principiul magnetostrictiv și îl combină cu tehnologia electronică modernă pentru a măsura timpul dintre undele de puls, realizând măsurarea precisă a nivelului. Indicatoarele de nivel magnetostrictive funcționează folosind impulsuri de ghid de undă. În timpul funcționării, deplasarea măsurată este determinată prin măsurarea timpului dintre impulsurile de început și de sfârșit, rezultând o precizie ridicată a măsurării.

Transmițătoarele de nivel care utilizează principiul de măsurare magnetostrictivă cu rezoluție înaltă-sînt utilizate pentru măsurarea continuă a nivelului lichidului. Principiul lor se bazează pe poziția unui corp de levitație magnetică determinată de principiul magnetostrictiv. Aceste transmițătoare de nivel sunt instalate extern pentru a ocoli indicatorul de nivel.

Procesul de măsurare este declanșat de un impuls de curent. Acest curent generează un câmp magnetic circular pe un conductor din material magnetostrictiv, care este întins în interiorul tubului senzorului. La punctul măsurat (nivelul lichidului), un flotor cilindric cu un magnet permanent servește ca senzor de poziție, liniile sale de câmp magnetic sunt perpendiculare pe câmpul magnetic pulsat. Câmpul magnetic al plutitorului determină o forță în conductor. Suprapunerea acestor două câmpuri magnetice induce o undă mecanică în conductor. La capătul carcasei senzorului, un pickup ceramic piezoelectric transformă această undă mecanică într-un semnal electric. Întârzierea de propagare măsurată determină punctul de pornire al undei mecanice de torsiune, determinând astfel poziția flotorului și realizând măsurarea de înaltă-precizie.

Design de circuit al indicatorului de nivel magnetostrictiv

Circuit de generare a impulsurilor

În acest sistem de măsurare a nivelului magnetostrictiv, circuitul de generare a impulsurilor acționează ca transmițător de semnal, responsabil în mod special pentru trimiterea de comenzi de acțiune crucială-impulsuri de curent. Această comandă joacă un rol vital în măsurarea precisă de către senzor a înălțimii nivelului lichidului.

Membrul de bază al acestui transmițător de semnal este FPGA, care acționează ca stația. FPGA are un instrument foarte precis de gestionare a timpului și un sistem de planificare a sarcinilor.

În timpul funcționării, FPGA, pe baza cerințelor-prestabilite, generează cu precizie un semnal de impuls cu o lățime și o frecvență specifice, folosind instrumentul de gestionare a timpului și sistemul de planificare a sarcinilor. Acest lucru este similar cu instruirea unui manager de stație să emită o undă de semnal de o anumită durată la intervale regulate. De exemplu, l-am putea seta să emită un semnal de impuls care durează 0,1 secunde în fiecare secundă.

Cu toate acestea, semnalul de impuls nou generat este relativ slab și nu poate călători fără probleme de-a lungul firului de ghidare de undă până la locația dorită. Aici apare un alt membru important al stației de transmisie a semnalului în-amplificatorul de putere. Amplificatorul de putere acționează ca o centrală de semnal, sarcina sa fiind de a amplifica semnalul slab de puls generat de FPGA. După amplificare, semnalul de impuls inițial slab devine suficient de puternic pentru a se propaga rapid și stabil de-a lungul firului ghidului de undă, oferind un suport puternic pentru măsurarea ulterioară a nivelului lichidului.

Circuit de detectare În echipa acestui mic detectiv inteligent-indicatorul de nivel magnetostrictiv-circuitul de detectare acționează ca un vânător de semnale, sarcina acestuia fiind să capteze semnalele slabe transmise de firul ghidului de undă. Aceste semnale sunt indicii cruciale pentru măsurarea nivelului lichidului.

Când un fir ghid de undă este supus unui câmp magnetic și generează un impuls de undă de torsiune, emite un semnal foarte slab. Aceste semnale sunt ca niște șoapte îndepărtate, de obicei doar milivolti sau chiar microvolți ca intensitate. În plus, există o mulțime de interferențe de zgomot înconjurător, cum ar fi interferența electromagnetică de la echipamentul de operare, care acționează ca un zgomot de fond și înecă cu ușurință semnalul util. Prin urmare, circuitul de achiziție și detecție a semnalului trebuie să fie atât sensibil, cât și{3}}rezistent la interferențe.

Primul instrument puternic din circuitul de detectare este un amplificator operațional cu zgomot redus-(LNA). Când sosește un semnal slab, LNA-ul îl amplifică cu atenție, făcându-l mai clar pentru procesarea ulterioară.

Cu toate acestea, semnalul amplificat conține încă mult zgomot nedorit. Aici intervine un filtru trece-bandă; acționează ca un filtru inteligent de semnal. Filtrul trece-bandă permite trecerea numai a semnalelor cu frecvențe apropiate de frecvența pulsului undei de torsiune, blocând semnalele de zgomot ale altor frecvențe. După amplificarea de către LNA și filtrarea prin filtrul trece-bandă, semnalul rămas este semnalul curat de care avem nevoie. Acest semnal este trimis la următoarea etapă, unde „creierul” senzorului îl analizează și îl procesează în continuare pentru a calcula înălțimea exactă a nivelului lichidului.

Circuit de procesare a semnalului

În echipa indicatorului de nivel magnetostrictiv, acest mic detectiv inteligent, circuitul de procesare a semnalului acționează ca un expert în analiza indicii. Sarcina sa este de a analiza și procesa în profunzime indiciile de semnal transmise din circuitul de detectare, determinând în cele din urmă înălțimea exactă a nivelului lichidului.

Semnalul de la circuitul de detectare este un semnal analogic, ca niște indicii înregistrate cu un cod antic special, care nu este ușor de înțeles direct de computer și de creierul senzorului. Aici intervine convertorul A/D. Acționează ca un traducător de cod, responsabil în mod specific de traducerea acestui cod antic de semnale analogice în limbajul modern al semnalelor digitale pe care atât computerul, cât și creierul le pot înțelege.

Semnalele digitale traduse sunt ca o grămadă amestecată de indicii, care necesită o sortare suplimentară. Aici își începe lucrul FPGA, maestrul analizei. FPGA efectuează mai întâi filtrarea digitală a acestor semnale digitale, la fel ca utilizarea unei site pentru a îndepărta orice impurități rămase, făcând semnalul mai pur.

Apoi, FPGA trebuie să găsească informațiile cheie în semnal-timpul de sosire a undei de torsiune-cum ar fi găsirea celui mai important punct de timp dintr-o grămadă de indicii. FPGA, prin detectarea vârfurilor și alte operațiuni, efectuează în esență o verificare a semnalului-, indicând cu precizie momentul în care semnalul undei de torsiune atinge punctul cel mai puternic-timpul de sosire a undei de torsiune.

În cele din urmă, FPGA, maestrul de analiză, acționează și ca expert în matematică. Pe baza condițiilor cunoscute-momentul transmisiei impulsului curent, viteza de propagare a undei de torsiune în firul de ghidare de undă și lungimea firului de ghidare de undă-folosește algoritmi matematici specifici pentru a calcula poziția plutitorului pe firul de ghidare de undă. Deoarece poziția plutitorului corespunde nivelului lichidului, nivelul exact al lichidului din recipient poate fi determinat.

Circuitul de comunicare În familia detectivilor inteligenți din indicatorul de nivel magnetostrictiv, circuitul de comunicare acționează ca un mesager de informații ocupat. Sarcina sa este să livreze rapid și precis informațiile despre nivelul lichidului măsurat de senzor acolo unde este nevoie de aceste informații.

Acest curier de informații vorbește fluent mai multe limbi, cum ar fi RS485 și magistrala CAN, la fel ca vorbirea de limbi diferite. Poate alege limba potrivită pentru transmiterea informațiilor pe baza diferitelor adrese de livrare și cerințe de expediere.

Liniaritate

Liniaritatea este un indicator crucial al preciziei în măsurarea nivelurilor de lichid. În mod ideal, un indicator de nivel magnetostrictiv ar trebui să măsoare nivelurile apei la diferite înălțimi. Pentru fiecare creștere cu 1 cm a nivelului lichidului, semnalul de ieșire ar trebui să se schimbe uniform. De exemplu, o creștere de 1 unitate a valorii corespunde unei creșteri de 2 cm a semnalului. În această stare ideală, nivelul lichidului și semnalul de ieșire au o relație liniară perfectă - aceasta este ceea ce numim liniaritate. Cu toate acestea, în realitate, chiar și detectoarele inteligente pot face greșeli. Chiar și cu modificări uniforme ale nivelului lichidului, modificarea semnalului de ieșire poate diferi de starea ideală. Această diferență se numește eroare de neliniaritate.

Dacă eroarea maximă pe parcursul procesului de măsurare nu depășește 1 cm, adică eroarea de neliniaritate este mai mică de ± 0,1%, atunci indicatorul de nivel magnetostrictiv are o liniaritate excelentă. În aplicațiile practice, cum ar fi rezervoarele mari de stocare a lichidelor din fabrici, liniaritatea bună este esențială pentru determinarea cu precizie a nivelului real de lichid, asigurând siguranța producției și funcționarea normală.

Sensibilitate

Sensibilitatea unui indicator de nivel magnetostrictiv reflectă capacitatea sa de a detecta modificări ale nivelului lichidului. Imaginează-ți un recipient plin cu lichid. Când nivelul lichidului se modifică, un indicator de nivel magnetostrictiv va emite un semnal corespunzător. Un indicator de nivel foarte sensibil poate reacționa rapid chiar și la creșteri sau scăderi ușoare ale nivelului lichidului, rezultând o schimbare vizibilă a semnalului de ieșire.

În viața practică și în muncă, manometrele de nivel magnetostrictive foarte sensibile sunt foarte utile. De exemplu, în producția chimică de precizie, cerințele privind nivelul lichidului în multe vase de reacție chimică sunt extrem de stricte; chiar și modificări ușoare ale nivelului lichidului pot afecta calitatea produsului. În acest caz, este necesar un indicator de nivel magnetostrictiv cu o sensibilitate extrem de ridicată pentru a detecta rapid modificări minime ale nivelului lichidului.

Repetabilitate

Repetabilitatea unui indicator de nivel magnetostrictiv este un test al fiabilității sale. Având sarcina de a măsura nivelul lichidului la o înălțime fixă ​​într-un rezervor de stocare, dacă indicatorul este fiabil, atunci indiferent de numărul de măsurători efectuate, atâta timp cât nivelul lichidului nu se schimbă efectiv, rezultatul măsurării ar trebui să fie aproximativ același. Aceasta este o repetabilitate bună.

În aplicațiile practice, instrumentele de nivel magnetostrictive cu repetabilitate bună sunt deosebit de importante. De exemplu, în liniile de producție de alimente și băuturi, este necesar un control precis al nivelului de materie primă din rezervoarele de stocare pentru a asigura utilizarea constantă a materialului pentru fiecare lot de produse. Dacă senzorul are o repetabilitate slabă, măsurând niveluri inconsistente, cum ar fi niveluri ridicate sau scăzute, va duce la o utilizare instabilă a materiei prime. Un indicator de nivel cu repetabilitate excelentă poate oferi rezultate stabile și fiabile de fiecare dată când măsoară același nivel.

Transmițătoarele de nivel magnetostrictive sunt disponibile în trei tipuri: sondă moale, sondă dură și izolație externă cu plutitor. Corpul emițătorului este format din două părți principale: partea electronică și partea de detectare. Avantajele transmițătorilor de nivel magnetostrictiv sunt:

1. Fiabilitate ridicată: Deoarece transmițătoarele de nivel magnetostrictiv folosesc principiile ghidului de undă, nu există părți mecanice în mișcare. Prin urmare, nu există frecare sau uzură. Întregul convertor este încapsulat într-un tub de oțel inoxidabil și nu intră în contact cu mediul măsurat. Senzorul funcționează fiabil și are o durată de viață lungă.

2. Precizie ridicată: Deoarece transmițătoarele de nivel magnetostrictive funcționează pe baza impulsurilor ghidului de undă, deplasarea este determinată prin măsurarea timpului impulsurilor de început și de sfârșit. Prin urmare, se mândrește cu o precizie ridicată de măsurare, cu o rezoluție mai bună de 0,01% FS.

3. Siguranță ridicată: instrumentele de nivel magnetostrictiv au o performanță ridicată la-rezistență la explozie. Acestea sunt în mod inerent sigure și rezistente la-explozie, asigurând o utilizare în siguranță. Sunt potrivite în special pentru măsurarea materiilor prime chimice și a lichidelor inflamabile, eliminând necesitatea deschiderii capacului rezervorului în timpul măsurării și evitând riscurile de siguranță asociate cu măsurarea manuală.

4. Instalare și întreținere convenabile: Indicatoarele de nivel magnetostrictive sunt în general instalate prin deschiderile de conducte existente în partea de sus a rezervorului de stocare. Sunt potrivite în special pentru rezervoarele de stocare subterane și rezervoarele operaționale existente. Instalarea nu trebuie să perturbe producția normală.

5. Promovează automatizarea sistemului: Instrumentul secundar al indicatorului de nivel magnetostrictiv folosește un semnal de ieșire standard, facilitând procesarea semnalului computerizat. Acest lucru permite o rețea ușoară și îmbunătățește nivelul de automatizare al întregului sistem de măsurare.

Aplicații ale transmițătorilor de nivel magnetostrictiv: senzorii de nivel magnetostrictiv de înaltă-tehnologie sunt utilizați pentru măsurarea nivelului în diferite tipuri de rezervoare de stocare. Acest tip de indicator de nivel are o precizie ridicată, o adaptabilitate puternică la mediu și o instalare convenabilă, ceea ce îl face utilizat pe scară largă în domeniile de măsurare a nivelului, cum ar fi industria petrolieră și chimică. Înlocuiește treptat alți senzori tradiționali, devenind un produs-de înaltă calitate în măsurarea nivelului.

Aplicații tipice și instalarea senzorilor de nivel magnetostrictivi:

Măsurarea nivelului rezervoarelor de stocare orizontale: Senzorul de nivel magnetostrictiv este instalat în partea de sus.

Pentru controlul nivelului intermediar al lichidului în producție: senzorii de nivel magnetostrictivi sunt instalați unul lângă altul.

Aplicații cu rezervor de ulei vertical: Transmițătorul de nivel magnetostrictiv este instalat în partea de sus folosind un cablu flexibil.

Transmițătorul de nivel magnetostrictiv poate fi utilizat și împreună cu un indicator de nivel magnetic cu plutitor.

Transmițător de nivel magnetostrictiv, rezervor de stocare asfalt și alte aplicații și scheme de instalare.

Considerații de selecție pentru transmițătoarele de nivel magnetostrictiv:

1. Indicatorul de nivel ar trebui să fie compatibil cu mediul-mediu de pe site. Acestea includ temperatura mediului ambiant, presiunea, vibrațiile, șocurile, materialele structurale și compatibilitatea mediului. 2. Când temperatura mediului măsurat este ridicată (100-200 de grade), se recomandă utilizarea unei sonde cu flotor extern cu instalație de flanșă laterală.

3. Indicatoarele de nivel magnetostrictive au zone oarbe de măsurare atât la capetele superioare, cât și la cele inferioare ale tijei de măsurare; acest lucru ar trebui luat în considerare la selectarea domeniului de măsurare.

4. Dimensiunea flotorului magnetic din oțel inoxidabil utilizat în mod obișnuit pentru indicatori de nivel este Ф45×Ф56×Ф15, necesitând o conexiune cu flanșă de DN50 sau mai mare. Pentru instrumentele de nivel filetate, utilizatorii trebuie să instaleze flanșe sau suporturi.