磁致伸縮液位變送器的原理與應(yīng)用|廠家價(jià)格
隨著傳感器技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，使得液位測(cè)量原理和測(cè)量方法不斷的發(fā)展與更新。同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)液位的測(cè)量要求也越來(lái)越高，因此需要我們研發(fā)更加先進(jìn)的液位測(cè)量技術(shù)以滿足市場(chǎng)的需求。磁致伸縮液位變送器就是新一代液位測(cè)量產(chǎn)品中的佼佼者。它具有質(zhì)量穩(wěn)定、性能優(yōu)越、使用壽命長(zhǎng)、安裝簡(jiǎn)單、性價(jià)比高的等優(yōu)點(diǎn)，能同時(shí)滿足大量程、高精度、多參數(shù)的測(cè)量要求，有非常好的發(fā)展前景。本文將對(duì)磁致伸縮液位變送器的原理、應(yīng)用和故障分析進(jìn)行闡述。
1、磁致伸縮液位變送器原理：
1.1、磁致伸縮效應(yīng)：
磁致伸縮效應(yīng)是指磁體材料受外磁場(chǎng)作用時(shí)，在磁場(chǎng)方向材料長(zhǎng)度發(fā)生微小的變化。磁致伸縮效應(yīng)于 1842 年由焦耳（Joule，J. P）發(fā)現(xiàn)，故又稱焦耳效應(yīng)。磁致伸縮效應(yīng)的微觀來(lái)源是由于強(qiáng)磁體中的磁電子磁矩系統(tǒng)與晶格系統(tǒng)的耦合作用，即通過(guò)磁自旋波與晶格彈性波之間的相互作用而產(chǎn)生的。施加外磁場(chǎng)后，其宏觀效應(yīng)是材料在磁力線方向的伸長(zhǎng)或縮短。長(zhǎng)度為 L 的磁體在磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 的磁場(chǎng)中發(fā)生相對(duì)伸縮的值 A= △ L/L，即 A為磁致伸縮常數(shù)。
1.2、傳感器組成與工作原理：
磁致伸縮液位變送器原理是基于磁致伸縮效應(yīng)。在保護(hù)套管內(nèi)部有一根波導(dǎo)管。借助微處理器控制的傳感器電路，沿波導(dǎo)管發(fā)射電流脈沖，從而在波導(dǎo)管周?chē)a(chǎn)生一個(gè)環(huán)形磁場(chǎng)。浮子內(nèi)部有一組磁鐵，其磁場(chǎng)使波導(dǎo)管沿軸向磁化。兩個(gè)磁場(chǎng)疊加處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)脈沖，它沿波導(dǎo)管傳達(dá)到傳感器頂端，脈沖傳送時(shí)間將被電路單元獲取并計(jì)算。
通過(guò)檢測(cè)發(fā)射脈沖與返回彈性波的時(shí)間差，即可計(jì)算出液位。由于電流以光速傳播，從發(fā)射端到磁浮子之間的時(shí)間可以忽略不計(jì)，所以只要測(cè)量出磁浮子反饋信號(hào)到檢測(cè)端的時(shí)間就可以知道磁浮子與檢測(cè)端的距離 h。由于脈沖是連續(xù)不斷的，所以距離 h 是實(shí)時(shí)更新的。即 h=VT， L=H-VT其中 V 為彈性波速度，m/s；T 為時(shí)間差，s；H 為油罐高度，m；L 為液位高度，m。
1.3、磁致伸縮傳感器的檢測(cè)方法：
從上述分析可得，磁致伸縮傳感器是通過(guò)檢測(cè)脈沖發(fā)射與回波接受之間的時(shí)間差，然后計(jì)算得到液位高度。由此可見(jiàn)，計(jì)數(shù)器的脈沖時(shí)間直接決定了磁致伸縮液位變送器的測(cè)量精度。
在發(fā)射脈沖電流的同時(shí)觸發(fā)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。產(chǎn)生回波經(jīng)脈沖經(jīng)放大后使計(jì)數(shù)器復(fù)位，則計(jì)數(shù)器 N 正比于時(shí)間間隔 T。
時(shí)間分辨率為 △ T=T/N=1/f （a）液位高度為 L=H-VT （b）其中 f 為計(jì)數(shù)器脈沖頻率，Hz。由式 a 可以看出時(shí)間分辨率△ T 與頻率的關(guān)系。計(jì)時(shí)頻率越高，間隔時(shí)間越，測(cè)量距離越準(zhǔn)確。
波導(dǎo)管中傳送返回彈性波速度一般在 1800—2000m/s。 如 果 當(dāng) 計(jì) 時(shí) 頻 率 為200MHz 時(shí)，以彈性波傳播速度 2000m/s 為例，液位變送器的測(cè)量分辨率為△ =（2000m/s）/200MHz=0.01mm。
2、磁致伸縮液位變送器構(gòu)成：
磁致伸縮液位變送器是由變送器表頭（包括脈沖發(fā)生源、回波接收器、信號(hào)檢測(cè)與處理電路、外殼），保護(hù)套管，波導(dǎo)管和磁浮子組成。變送器表頭放置在罐體之外，在波導(dǎo)管外面有不銹鋼或哈氏合金構(gòu)成的保護(hù)套管，直接固定在罐體頂部。如果波導(dǎo)管是軟管的話，底部需要用重錘或者掛環(huán)來(lái)固定。
變送器表頭里有單片機(jī)控制系統(tǒng)，可以探測(cè)到同一發(fā)射脈沖所產(chǎn)生的連續(xù)返回脈沖，所以可以在波導(dǎo)管上安裝 2 個(gè)浮子，分別用來(lái)測(cè)量液位和界位。在波導(dǎo)管底部固定一個(gè)校正磁環(huán)，可以完成自動(dòng)校準(zhǔn)功能。設(shè)罐體總高 H，返回脈沖從油面、油水界面和罐底返回的時(shí)間分別為 T1、T2、T3，則：
油位：H1=H（T3-T1）/T3
水位：H2=H（T3-T2）/T3
故可以在液位變送器上配多個(gè)浮子，同時(shí)進(jìn)行液位和界位的測(cè)量。
3、磁致伸縮液位變送器的故障分析：
3.1、變送器在現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)浮子上下移動(dòng)不靈活。大多數(shù)這種現(xiàn)象是有安裝不當(dāng)引起的。檢查上下法蘭的中心是否在一條直線上，調(diào)整導(dǎo)波管使其垂直于水平面。
3.2 變送器使用一段時(shí)間以后會(huì)出現(xiàn)浮子上下移動(dòng)困難的現(xiàn)象。這主要是由于磁浮子上沾有鐵屑或其他雜質(zhì)。要先排空罐體，取出浮子，清除磁浮子上的鐵屑或其他雜質(zhì)即可。
3.3、變送器在使用過(guò)程中，如果輸出信號(hào)產(chǎn)生不規(guī)則波動(dòng)或有干擾源存在，要檢查該屏蔽電纜是否可靠接地，工作接地電阻是否滿足要求。
3.4、變送器在使用過(guò)程中，不要用強(qiáng)磁鐵在連通管外上下拉動(dòng)浮子檢查，以防止磁浮子磁化而改變極性。
3.5、選用本安型變送器時(shí)，注意變送器與安全柵是否匹配。
4、磁致伸縮液位變送器的應(yīng)用及發(fā)展前景：
隨著技術(shù)發(fā)展，高新技術(shù)在各行業(yè)中得到了更廣泛的應(yīng)用，高科技含量的磁致伸縮液位變送器既能用于直線位移測(cè)量，又能用于各類液罐的液位測(cè)量，且能給出位移移動(dòng)信號(hào)，具有精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝方便等特點(diǎn)，因此在石油、化工、食品等領(lǐng)域內(nèi)取代了原有的傳統(tǒng)計(jì)量?jī)x表。
磁致伸縮技術(shù)不光可以用于罐區(qū)測(cè)量，它還在聲納的水聲換能器技術(shù)、電聲換能器技術(shù)、海洋探測(cè)與開(kāi)發(fā)技術(shù)、微位移驅(qū)動(dòng)、減振與防振、減噪與防噪系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)、燃油噴射技術(shù)、泵、波動(dòng)采油等高技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
廠家價(jià)格：
| 價(jià)格 | ¥ 24500.00 | ¥ 2000.00 | ¥ 500.00 |
| 起批量 | 1-5 臺(tái) |
規(guī)格選型：
| 是否進(jìn)口 | 否 | 加工定制 | 是 | 品牌 | 華云 |
| 型號(hào) | KTECM | 類型 | 其他液位變送器 | 測(cè)量范圍 | 0~25000 mm |
| 測(cè)量精度 | ±0.3mm | 材質(zhì) | 不銹鋼 | 電源 | 5-24V |
| 輸出信號(hào) | 4~20（mA） | 測(cè)量介質(zhì) |
液體 |
江蘇華云儀表有限公司是國(guó)內(nèi)重點(diǎn)測(cè)控工程成套單位，專業(yè)從事流量?jī)x表，液位儀表，數(shù)顯控制儀表研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)源于德國(guó)美國(guó)，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了氣體，液體計(jì)量專用儀表。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保、冶金、電力、交通、食品、醫(yī)藥、軍工、科研等各種行業(yè)的貿(mào)易結(jié)算和計(jì)量 。
公司擁有一批長(zhǎng)期從事自動(dòng)化控制研究的設(shè)計(jì)、研制、安裝調(diào)試的專業(yè)高科技人才，為各行業(yè)提供了滿意的成套系統(tǒng)。薈萃實(shí)力雄厚的專業(yè)隊(duì)伍，積淀豐 富的技術(shù)，管理經(jīng)驗(yàn)，涵蓋全國(guó)的營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)和分支機(jī)構(gòu)，能夠快速，便捷的為用戶提供技術(shù)服務(wù)。在互聯(lián)網(wǎng)商務(wù)的時(shí)代浪潮中，公司專門(mén)成立了電子商務(wù)部，依靠專 業(yè)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)力量和電子商務(wù)貿(mào)易手段，實(shí)施對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和資源的整合以及大范圍快速的拓展市場(chǎng)。
自公司成立以來(lái)就憑借良好的信譽(yù)及優(yōu)質(zhì)的服務(wù)與各地區(qū)的生產(chǎn) 廠商，經(jīng)銷商等建立了長(zhǎng)期穩(wěn)定的商業(yè)貿(mào)易伙伴關(guān)系。堅(jiān)持“科技、創(chuàng)新、質(zhì)量、服務(wù)”的發(fā)展方針，繼續(xù)秉承“打造產(chǎn)業(yè)航母、貢獻(xiàn)民族經(jīng)濟(jì)”的宗旨，在今后的發(fā)展中，將繼續(xù)致力于技術(shù)的創(chuàng)新，品質(zhì)的宗旨服務(wù)社會(huì)。
江蘇華云儀表有限公司將以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、優(yōu)惠的價(jià)格、優(yōu)良的服務(wù)積極參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，竭誠(chéng)與各界朋友，新老客戶誠(chéng)信合作，共創(chuàng)煌。
工作原理WORKING PRINCIPLE：
AT 系列磁致伸縮變送器是將磁子系統(tǒng)偶合過(guò)來(lái)液位信號(hào)，以間隔1.5us 發(fā)送的脈沖，地測(cè)量液位計(jì)中磁浮子的位置。這個(gè)脈沖產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿波導(dǎo)管向下傳導(dǎo)。當(dāng)磁浮子的磁場(chǎng)和脈沖電流磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生“返回”脈沖（又稱“波導(dǎo)扭曲脈沖”）。敏感元件探測(cè)到這個(gè)“返回”脈沖。根據(jù)電流脈沖與“返回”脈沖之間的時(shí)間，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出浮子的位置，確定被測(cè)液位或界位。
AT 系列產(chǎn)品適用于對(duì)測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合，也適用于高溫型磁翻柱液位計(jì)的遠(yuǎn)傳變送，變送器輸出二線制、三線制4-20mA DC 信號(hào)，兼容HART 通訊協(xié)議。
一臺(tái)產(chǎn)品可以通過(guò)兩個(gè)磁浮子，同時(shí)測(cè)量罐內(nèi)的液位和界位，并在兩個(gè)獨(dú)立的接線盒內(nèi)分別輸出兩組獨(dú)立的4~20mA 液位和界位信號(hào)。
技術(shù)參數(shù)SPECIFICATION：
測(cè)量范圍：0~12000mm
度：±0.01%FS
輸出信號(hào)：二線制4~20mADC,帶HART 通信協(xié)議
工作電源：24VDC（13.5~36V）負(fù)載電阻：600Ω
***高壓力等級(jí)：PN40 MPa Class 2500LB ANSI
環(huán)境溫度：-50~65℃
防護(hù)等級(jí)：IP67
接液材質(zhì)：
B：304（標(biāo)準(zhǔn)）
H：哈氏合金C-276
F：316 覆PTFE
R：321SS
T：鈦材
過(guò)程連接和產(chǎn)品形式：
A:法蘭頂裝,標(biāo)準(zhǔn)剛性探桿
B:側(cè)側(cè)法蘭安裝,配外浮筒型
C:外浮筒側(cè)面捆綁型
D:法蘭頂裝,不銹鋼柔性探桿
測(cè)量信號(hào)輸出及形式：
0:單路輸出測(cè)量一個(gè)液位，無(wú)HART 協(xié)議
1:單路輸出測(cè)量一個(gè)界位，無(wú)HART 協(xié)議
2:單路輸出測(cè)量一個(gè)液位，HART 協(xié)議
3:單路輸出測(cè)量一個(gè)界位，HART 協(xié)議
4:雙路隔離輸出同時(shí)測(cè)量一個(gè)液位和一個(gè)界位，HART協(xié)議
5:雙路隔離輸出同時(shí)測(cè)量一個(gè)液位和一個(gè)溫度，HART協(xié)議
6:雙路隔離輸出同時(shí)測(cè)量一個(gè)界位和一個(gè)溫度，HART協(xié)議
7:三路隔離輸出同時(shí)測(cè)量一個(gè)液位、一個(gè)界位，一個(gè)溫度，HART 協(xié)議
壓力等級(jí)：
0：無(wú)壓力等級(jí)（側(cè)面捆綁型）
1：PN2.5MPa 8：Class 150LB ANSI
2：PN4.0MPa 9：Class 300LB ANSI
3：PN6.4MPa 10：Class 400LB ANSI
4：PN11.0MPa 11：Class 600LB ANSI
5：PN16.0MPa 12：Class 900LB ANSI
6：PN25MPa 13：Class 1500LB ANSI
公稱通徑：
1:DN20(3/4")
2:DN25(1")
3:DN40（1.5"）
4:DN50(2")
5:DN65(2.5"”)
6:DN80(3")
7:DN100(4")
8:DN125(5")
額定溫度:
A: -196ºC~121ºC
B: -45ºC~121ºC
C: -45ºC~232ºC
D: -45ºC~427ºC
防爆認(rèn)證:
O：普通型
D：隔爆型ExdIICT2~T6
E：本質(zhì)安全型ExiaIICT2~T6
結(jié)語(yǔ)：
通過(guò)對(duì)磁致伸縮液位變送器原理的研究和分析，說(shuō)明了該變送器精度高的原因。當(dāng)然要想達(dá)到變送器高精度測(cè)量還必須配備精度高、穩(wěn)定性好的信號(hào)檢測(cè)電路。***后列舉了一下該變送器常見(jiàn)故障以及變送器發(fā)展前景。
| 是否進(jìn)口 | 否 | 加工定制 | 是 | 品牌 | 康特爾 |
| 型號(hào) | KTECM | 類型 | 其他液位變送器 | 測(cè)量范圍 | 0~25000 mm |
| 測(cè)量精度 | ±0.3mm | 材質(zhì) | 不銹鋼 | 電源 | 5-24V |
| 輸出信號(hào) | 4~20（mA） | 測(cè)量介質(zhì) | 液體 |
