Što je magnetostrikcijski odašiljač razine?

Magnetostrikcijski transmiter razine je vrsta senzora razine. Interno koristi magnetostrikcijski princip i kombinira ga s modernom elektroničkom tehnologijom za mjerenje vremena između pulsnih valova, postižući precizno mjerenje razine. Magnetostriktivni mjerači razine rade pomoću valovodnih impulsa. Tijekom rada, izmjereni pomak se određuje mjerenjem vremena između početnog i završnog impulsa, što rezultira visokom preciznošću mjerenja.

Odašiljači razine koji koriste princip magnetostriktivnog mjerenja visoke-razlučivosti koriste se za kontinuirano mjerenje razine tekućine. Njihov princip temelji se na položaju tijela magnetske levitacije određenom magnetostrikcijskim principom. Ovi odašiljači razine instalirani su izvana kako bi se zaobišao indikator razine.

Proces mjerenja pokreće strujni impuls. Ova struja stvara kružno magnetsko polje na vodiču od magnetostriktivnog materijala, koji je rastegnut unutar cijevi senzora. Na izmjerenoj točki (razina tekućine), cilindrični plovak s trajnim magnetom služi kao senzor položaja, čije su linije magnetskog polja okomite na pulsirajuće magnetsko polje. Magnetsko polje plovka uzrokuje silu u vodiču. Superpozicija ova dva magnetska polja inducira mehanički val u vodiču. Na kraju kućišta senzora, piezoelektrični keramički prijemnik pretvara ovaj mehanički val u električni signal. Izmjereno kašnjenje širenja određuje početnu točku mehaničkog torzijskog vala, čime se određuje položaj plovka i postiže visoko{6}}precizno mjerenje.

Dizajn strujnog kruga magnetostriktivnog mjerača razine

Krug za generiranje impulsa

U ovom magnetostriktivnom sustavu mjerača razine, krug za generiranje impulsa djeluje kao njegov odašiljač signala, posebno odgovoran za slanje ključnih akcijskih naredbi-strujnih impulsa. Ova naredba igra vitalnu ulogu u senzorskom preciznom mjerenju visine razine tekućine.

Glavni član ovog odašiljača signala je FPGA, koji se ponaša kao nadzornik stanice. FPGA ima vrlo precizan alat za upravljanje vremenom i sustav planiranja zadataka.

Tijekom rada, FPGA, na temelju unaprijed-postavljenih zahtjeva, precizno generira impulsni signal određene širine i frekvencije pomoću alata za upravljanje vremenom i sustava za planiranje zadataka. To je slično davanju uputa upravitelju postaje da emitira val signala određenog trajanja u redovitim intervalima. Na primjer, mogli bismo ga postaviti da svake sekunde emitira pulsni signal u trajanju od 0,1 sekunde.

Međutim, novogenerirani pulsni signal je relativno slab i ne može glatko putovati valovodnom žicom do željenog mjesta. Ovdje dolazi još jedan važan član stanice za prijenos signala-pojačalo snage. Pojačalo snage djeluje poput elektrane signala, čija je zadaća pojačati slabi pulsni signal koji generira FPGA. Nakon pojačanja, izvorno slabi pulsni signal postaje dovoljno jak da se brzo i stabilno širi duž valovodne žice, pružajući snažnu podršku za naknadno mjerenje razine tekućine.

Krug za otkrivanje U timu ovog inteligentnog malog detektiva-magnetostrikcijski mjerač razine-krug za otkrivanje djeluje poput lovca na signale, čija je zadaća uhvatiti slabe signale koji se prenose iz žice valovoda. Ovi signali su ključni pokazatelji za mjerenje razine tekućine.

Kada se žica valovoda podvrgne magnetskom polju i generira puls torzijskog vala, emitira vrlo slab signal. Ovi signali su poput dalekih šapata, obično samo milivolta ili čak mikrovolta intenziteta. Nadalje, postoji mnogo smetnji okolne buke, kao što su elektromagnetske smetnje radne opreme, koje djeluju poput pozadinske buke i lako prigušuju koristan signal. Stoga sklop za prikupljanje i otkrivanje signala mora biti osjetljiv i -otporan na smetnje.

Prvi moćni alat u krugu detekcije je nisko{0}}operacijsko pojačalo (LNA). Kada stigne slab signal, LNA ga pažljivo pojačava, čineći ga jasnijim za kasniju obradu.

Međutim, pojačani signal još uvijek sadrži mnogo neželjenog šuma. Ovdje dolazi pojasni filtar; ponaša se kao pametni filter signala. Pojasni filtar propušta samo signale s frekvencijama bliskim frekvenciji pulsa torzijskog vala, blokirajući signale šuma drugih frekvencija. Nakon pojačanja LNA i filtriranja pojasnim filtrom, preostali signal je čisti signal koji nam je potreban. Ovaj signal se šalje u sljedeći stupanj, gdje ga "mozak" senzora dalje analizira i obrađuje kako bi izračunao točnu visinu razine tekućine.

Krug za obradu signala

U timu magnetostrikcijskog mjerača razine, ovog inteligentnog malog detektiva, sklop za obradu signala djeluje poput stručnjaka za analizu tragova. Njegov je posao dubinska analiza i obrada znakova signala koji se odašilju iz kruga detekcije, u konačnici određujući točnu visinu razine tekućine.

Signal iz detekcijskog kruga je analogni signal, poput tragova snimljenih posebnim drevnim kodom, koji nije lako izravno razumjeti računalu i mozgu senzora. Tu na scenu stupa A/D pretvarač. Djeluje kao prevoditelj koda, posebno odgovoran za prevođenje ovog drevnog koda analognih signala u moderni jezik digitalnih signala koji i računalo i mozak mogu razumjeti.

Prevedeni digitalni signali su poput zbrkane hrpe tragova koji zahtijevaju daljnje razvrstavanje. Ovdje FPGA, majstor analize, počinje svoj rad. FPGA prvo izvodi digitalno filtriranje tih digitalnih signala, slično kao korištenjem sita za uklanjanje preostalih nečistoća, čineći signal čišćim.

Zatim, FPGA treba pronaći ključne informacije u signalu-vrijeme dolaska torzijskog vala-kao pronalaženje najvažnije vremenske točke među hrpom tragova. FPGA, putem detekcije vrha i drugih operacija, u biti obavlja provjeru signala-, točno određujući trenutak kada signal torzijskog vala dosegne svoju najjaču točku-vrijeme dolaska torzijskog vala.

Konačno, FPGA, voditelj analize, također djeluje kao matematički stručnjak. Na temelju poznatih uvjeta-vremena prijenosa trenutnog impulsa, brzine širenja torzijskog vala u žici valovoda i duljine žice valovoda-koristi se posebnim matematičkim algoritmima za izračunavanje položaja plovka na žici valovoda. Budući da položaj plovka odgovara razini tekućine, može se odrediti točna razina tekućine u spremniku.

Komunikacijski krug U obitelji inteligentnih detektiva u magnetostrikcijskom mjeraču razine, komunikacijski krug djeluje kao zauzeti glasnik informacija. Njegov je posao brzo i točno dostaviti podatke o razini tekućine koje mjeri senzor tamo gdje su te informacije potrebne.

Ovaj kurir informacija tečno govori više jezika, kao što su RS485 i CAN bus, slično kao da govori različite jezike. Može odabrati odgovarajući jezik za prijenos informacija na temelju različitih adresa za dostavu i zahtjeva za dostavu.

Linearnost

Linearnost je ključni pokazatelj točnosti u mjerenju razine tekućina. U idealnom slučaju, magnetostrikcijski mjerač razine trebao bi mjeriti razine vode na različitim visinama. Za svaki porast razine tekućine od 1 cm, izlazni signal trebao bi se jednoliko promijeniti. Na primjer, povećanje vrijednosti od 1 jedinice odgovara povećanju signala od 2 cm. U ovom idealnom stanju, razina tekućine i izlazni signal imaju savršen linearan odnos – to je ono što zovemo linearnost. Međutim, u stvarnosti čak i inteligentni detektori mogu pogriješiti. Čak i uz ravnomjerne promjene razine tekućine, promjena izlaznog signala može se razlikovati od idealnog stanja. Ta se razlika naziva greškom nelinearnosti.

Ako maksimalna pogreška tijekom cijelog procesa mjerenja ne prelazi 1 cm, što znači da je pogreška nelinearnosti manja od ±0,1%, tada magnetostrikcijski mjerač razine ima izvrsnu linearnost. U praktičnim primjenama, kao što su veliki spremnici tekućine u tvornicama, dobra linearnost je neophodna za točno određivanje stvarne razine tekućine, osiguravajući sigurnost proizvodnje i normalan rad.

Osjetljivost

Osjetljivost magnetostrikcijskog mjerača razine odražava njegovu sposobnost otkrivanja promjena u razini tekućine. Zamislite posudu napunjenu tekućinom. Kada se razina tekućine promijeni, magnetostrikcijski mjerač razine će poslati odgovarajući signal. Vrlo osjetljiv mjerač razine može brzo reagirati čak i na neznatna povećanja ili smanjenja razine tekućine, što rezultira primjetnom promjenom izlaznog signala.

U praktičnom životu i radu vrlo su korisni visokoosjetljivi magnetostrikcijski mjerači razine. Na primjer, u preciznoj kemijskoj proizvodnji, zahtjevi za razinu tekućine u mnogim kemijskim reakcijskim posudama su izuzetno strogi; čak i male promjene u razini tekućine mogu utjecati na kvalitetu proizvoda. U ovom slučaju, potreban je magnetostrikcijski mjerač razine s izuzetno visokom osjetljivošću kako bi se odmah otkrile male promjene u razini tekućine.

Ponovljivost

Ponovljivost magnetostrikcijskog mjerača razine test je njegove pouzdanosti. S obzirom na zadatak mjerenja razine tekućine na fiksnoj visini u skladišnom spremniku, ako je mjerač pouzdan, tada bi, bez obzira na broj obavljenih mjerenja, sve dok se razina tekućine stvarno ne promijeni, rezultat mjerenja trebao biti približno isti. Ovo je dobra ponovljivost.

U praktičnim primjenama posebno su važni magnetostriktivni mjerači razine s dobrom ponovljivošću. Na primjer, u proizvodnim linijama hrane i pića potrebna je precizna kontrola razine sirovina u skladišnim spremnicima kako bi se osigurala dosljedna upotreba materijala za svaku seriju proizvoda. Ako senzor ima lošu ponovljivost, mjerenje nedosljednih razina, kao što su visoke ili niske razine, to će dovesti do nestabilne upotrebe sirovina. Mjerač razine s izvrsnom ponovljivošću može dati stabilne i pouzdane rezultate svaki put kada mjeri istu razinu.

Magnetostriktivni transmiteri razine dostupni su u tri vrste: meka sonda, tvrda sonda i vanjska izolacija plovka. Tijelo odašiljača sastoji se od dva glavna dijela: elektroničkog dijela i senzorskog dijela. Prednosti magnetostrikcijskih transmitera razine su:

1. Visoka pouzdanost: Budući da magnetostriktivni odašiljači razine koriste načela valovoda, nema pokretnih mehaničkih dijelova. Stoga nema trenja niti trošenja. Cijeli pretvarač je zatvoren u cijevi od nehrđajućeg čelika i ne dolazi u kontakt s mjerenim medijem. Senzor radi pouzdano i ima dug vijek trajanja.

2. Visoka preciznost: Budući da magnetostriktivni odašiljači razine rade na temelju valovodnih impulsa, pomak se određuje mjerenjem vremena početnog i završnog impulsa. Stoga se može pohvaliti visokom preciznošću mjerenja, s rezolucijom boljom od 0,01%FS.

3. Visoka sigurnost: magnetostriktivni mjerači razine imaju visoku učinkovitost -zaštite od eksplozije. Sami su sigurni i otporni-na eksploziju, što osigurava sigurnu upotrebu. Posebno su prikladni za mjerenje kemijskih sirovina i zapaljivih tekućina, eliminirajući potrebu za otvaranjem poklopca spremnika tijekom mjerenja i izbjegavajući sigurnosne rizike povezane s ručnim mjerenjem.

4. Pogodna instalacija i održavanje: Magnetostriktivni mjerači razine općenito se postavljaju kroz postojeće otvore cijevi na vrhu spremnika. Posebno su prikladni za podzemne spremnike i postojeće operativne spremnike. Instalacija ne bi trebala ometati normalnu proizvodnju.

5. Promiče automatizaciju sustava: Sekundarni instrument magnetostrikcijskog mjerača razine koristi standardni izlazni signal, olakšavajući obradu računalnog signala. To omogućuje jednostavno umrežavanje i poboljšava razinu automatizacije cijelog mjernog sustava.

Primjene magnetostrikcijskih odašiljača razine: Visok{0}}tehnološki magnetostriktivni senzori razine koriste se za mjerenje razine u različitim vrstama spremnika. Ova vrsta mjerača razine ima visoku točnost, snažnu prilagodljivost okolišu i praktičnu instalaciju, što ga čini širokom primjenom u područjima mjerenja razine kao što su naftna i kemijska industrija. Postupno zamjenjuje druge tradicionalne senzore, postajući visoko{3}}kvalitetan proizvod u mjerenju razine.

Tipične primjene i ugradnja magnetostrikcijskih senzora razine:

Mjerenje razine vodoravnih spremnika: magnetostrikcijski senzor razine ugrađen je na vrhu.

Za međukontrolu razine tekućine u proizvodnji: Magnetostrikcijski senzori razine instalirani su jedan-pored-jedni.

Primjene okomitog spremnika ulja: Magnetostrikcijski transmiter razine instaliran je na vrhu pomoću savitljivog kabela.

Magnetostrikcijski odašiljač razine također se može koristiti u kombinaciji s magnetskim mjeračem razine s plovkom.

Magnetostrikcijski transmiter razine, spremnik za asfalt i druge primjene i sheme ugradnje.

Razmatranja odabira magnetostrikcijskih transmitera razine:

1. Mjerač razine trebao bi biti kompatibilan s-medijskim okruženjem na gradilištu. To uključuje temperaturu okoline, tlak, vibracije, udarce, strukturne materijale i kompatibilnost medija. 2. Kada je temperatura mjerenog medija visoka (100-200 stupnjeva), preporučuje se korištenje vanjske sonde plovka s ugradnjom na bočnu prirubnicu.

3. Magnetostriktivni mjerači razine imaju mjerne slijepe zone i na gornjem i na donjem kraju mjerne šipke; to treba uzeti u obzir pri odabiru mjernog područja.

4. Uobičajena veličina magnetskog plovka od nehrđajućeg čelika za mjerače razine je F45×F56×F15, zahtijevajući prirubnički priključak od DN50 ili više. Za mjerače razine s navojem korisnici moraju instalirati prirubnice ili nosače.