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磁致伸縮液位傳感器

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2021-06-21 11:28

  

       二十一世紀已經進入以知識經濟為特征的信息時代。傳感器技術、計算機技術與通信技術稱為現代信息技術的三大支柱。以此相適應的,新一代工業過程檢測儀表將朝著數字化、智能化和微型化的方向發展。因此,人們正在利用新的測量園林和超聲波、激光、微波等聲、光、電新技術,開發新的檢測儀表產品,擴大自動檢測的新領域。磁致伸縮液位傳感器就是近十年在國內外液位測量領域涌現出的新一代液位測量產品。本文將對磁致伸縮液位傳感器的原理及其應用進行簡要的分析。
1、磁致伸縮液位傳感器簡介
       磁致伸縮現象是由美國科學家James Prescott Joule于1842年發現的,1940年磁致伸縮技術受限成功應用在潛艇聲吶探測距離系統上。20世紀80年代,以美國MTS公司、美國Schaevitz公司為代表的生產廠家,已經成功的將磁致伸縮技術批量的應用在了位移、液位測量領域。利用磁致伸縮效應制作的液位傳感器,由于采用非接觸式敏感元件,減少了機械磨損,故具有較高的可靠性。根據美國太空總署的測定,磁致伸縮液位傳感器的敏感組件之平均無故障時間為23年。同時,由于其安裝方便,調試快捷、測量精度高、成本較低,比傳統的機械、電容、壓力、超聲波或伺服裝置等測量系統具有更高的應用和經濟價值。
       由于磁致伸縮液位傳感器具有測量精度高、技術先進、測量范圍大(最大可至18m)、測量參數多(可輸出位移、脈沖和速度信號)、工況適應性強,使用安全可靠、經久耐用等特點,因此可廣泛應用于石油、化工、只要、環保、水利、冶金、電力、飲食加工等各個領域中。
2、磁致伸縮液位傳感器工作原理
       磁致伸縮線性液位傳感器,由采用不導磁的不銹鋼管(測桿)、磁致伸縮線(波導線)、可隨液面或界面移動的浮球(內含磁環)和電子部件等部分組成,其工作原理簡述如下:
       脈沖發生器產生電流脈沖,經電子部件加以變換,轉換成沿波導線傳播的博導脈沖即起始脈沖。其產生的磁場與浮球內的磁環形成的磁場矢量相加形成螺旋磁場,產生瞬時扭力,使波導線扭動并產生應力脈沖,這個脈沖以固定的速度沿波導線傳回,在電子部件的感應線圈兩端產生感應電流脈沖及終止脈沖。通過測量起始脈沖與終止脈沖之間的時間周期,乘以這個固定速度,即可精確的確定被測對象的位移或液位。整個測量過程是連續不斷地,所以每當浮球(磁鐵)被移動時,新的位置很快就會被感測出來。由于輸出信號是一個真正的絕對位置輸出,而不是比例的或需要再放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,也不需要像其它類型為宜或液位傳感器那樣進行定期標定和維護。
       磁致伸縮位移或液位傳感器不但可以測量物體的位移或液位,而且可以測量液體的界面(只要適當改變浮球的重量),還可以測量運動物體的速度。
磁致伸縮液位傳感器
3、磁致伸縮液位傳感器的應用及發展趨勢
       磁致伸縮液位傳感器是采用磁致伸縮原理制造的高精度、長行程、絕對位置測量的液位測量傳感器。由于磁致伸縮液位傳感器原理先進、結構簡單、測量范圍較寬、價格適中故可以廣泛應用于各種液位測量環境和領域,特別是油田灌區管理及其計量方面。
       傳統的庫區罐群液位測量一般采用鋼帶浮子液位計,是利用恒力彈簧來平衡浮子重力的自力式伺服型液位計。這種原理的儀表精度最高約為2-3mm,不能達到油罐庫存計量的精度要求(1mm)。國內用的較多的光導電子液位計,是靠重錘平衡浮子種子里的自力式私服系統,雖然其采用光電方式讀取碼帶的精度可以很高,但由于機械結構上的限制,其測量精度一般也僅有2-3mm,也不能作為計量級的液位計的使用。
       磁致伸縮液位傳感器其測量范圍寬(最大可達18m),測量精度高(一般為0.02%-0.05%或0.1-0.5mm),重復性好(一般為0.002%)且其溫度系數較低(一般為0.005%/℃-0.01%/℃),同時可以對油罐的油位、油水界面及多點溫度(一般采用5點)進行測量,由于磁致伸縮液位傳感器采用非接觸傳感元件,故具有較高的使用壽命和免維修或標定特性,再加上其安裝調試方便(無需清罐)、輸出信號多樣(有模擬量、脈沖信號、數字信號)、安全防爆(本質安全型和隔爆型)、價格適中(國內價格一般為五千元左右)。因此,磁致伸縮液位傳感器已經成為現今庫區油罐液位測量比較理想的測量儀表。
       隨著現代技術的發展以及各種應用領域的需要,磁致伸縮液位傳感器正在朝著大量程、多結構、多參數、防腐、衛生、數字化(如帶有RS232或RS485等接口)和智能化(如與HART協議網絡兼容)方向發展,數字化和智能化的產品將會成為磁致伸縮液位傳感器產品發展的主流。
4、國內磁致伸縮液位傳感器身纏現狀及發展前景
       磁致伸縮液位傳感器在上個實際80年代進入中國市場,其典型產品為美國MTS公司和美國Schaevitz公司的產品,主要應用于進口生產線設備的配套。國內某些科研單位和生產企業早在90年代初便積極開展對磁致伸縮液位傳感器的研究和試制工作,但其規模都比較小,且其監測手段也都十分有限,多數產品現今還處于試用性階段。90年中期,廣東康宇測控儀器儀表工程有限公司從美國Schaevitz公司引進全套技術和生產線,生產磁致伸縮位移/液位傳感器,絕大多數產品返銷美國市場。隨著近幾年國內市場需求量的迅速增長,該產品已經越來越多的應用到我國國民經濟的各個領域,并遠遠超出了國外市場的需求量。特別是由于該產品充分利用了國內智造的綜合技術、生產優勢,使其茶品售價僅相當于國外同類產品售價的一半左右,因此在國內市場中具有較強的市場競爭力。
       液位測量技術是隨著當今科技進步、生產力迅猛發展的。由于我國液位測量市場需求較大,因此,各種類型的液位測量裝置正在利用其自身的特點發揮著其自身的優勢和特有的作用。進口產品雖然在性能和質量上面具有較大的優勢,但只要國內企業(包括三資企業)抓住機遇,積極引進或開發具有較高技術、性能和質量、且具有較強的價格優勢的新型茶品,必將會有十分光明的市場前景,也將會對振興我國儀器儀表產業做出積極貢獻。


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