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gemco磁致伸缩传感器

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(gemco磁致伸缩传感器)

1.测量原理
磁致伸缩液位传感器部分是基于磁致伸缩原理设计的,它由
敏感波导丝、波导管、活动磁铁及发射电脉冲信号和接收返回信
号的电子部件构成,当电子探头中脉冲微波发生器产生的电脉
冲沿钢管内的波导丝传递时,电脉冲同时伴随产生一个垂直于波
导丝的环形磁场以光速速度沿波导丝传递。当脉冲环形磁场与磁
浮子磁场相遇时,二者的磁场矢量相叠加形成螺旋磁场,产生瞬
时扭力并在波导丝上形成一个机械扭力波,此扭力波以光速速度
返回到电子探头,使线圈两端产生脉冲感应。通过测量出发电脉
冲与扭力波返回产生的感应脉冲之间的时间差,就可以地计
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其材料变形的大小用磁致伸缩系数λs来度量,即λs=δL/L。式中,L是受外磁场作用的物体总长,δL是物体长度尺寸变形量。常用磁性材料的磁致伸缩系数如表1所示。
20世纪80年代少数工业强国如美国、德国,利用磁致伸缩原理开发出了位移传感器,之后美国MTS公司首先将磁致伸缩原理用于液位测量技术上,开发出测量油罐液位的传感器。磁致伸缩效应在长度测量、位移测量等方面得到了广泛的应用,而在液位测量中的应用只有几十年的历史。
磁致伸缩液位计主要由导向管、表头和浮子组成,导向管内装有磁致伸缩波导丝,浮子内装有磁钢,表头内装有检测线圈和电路组件,浮球浮在液面上,导向管穿过浮球中心垂直插在液体中。液面变动时,浮球沿导向管上下运动。液面的高度与浮球高度一一对应。工作时,电路组件发送一个电流脉冲给波导丝,此电流脉冲在波导丝周围产生一个脉冲磁场,当这个脉冲磁场与浮子中的磁钢磁场相遇时,产生磁场切变,该切变磁场作用于浮球所在位置的波导丝,在波导丝局部范围激发长度变化,该长度变化又激发磁场脉冲。波导丝局部长度变化是一个纵波,当纵波沿波导丝向表头方向传播时,其激发的磁场脉冲一起沿波导丝传向表头,当磁场脉冲到达表头内检测线圈时,在检测线圈内感应一电压脉冲,电路组件测量出从激励电流脉冲发生到电压脉冲接收之间的时间差tt,用纵波沿波导丝运动速度v除t,就得到纵波运动距离,也就是浮球到表头的距离s。电路组件用该距离s结合用户输入的另、满信息计算出输出电流值,该输出电流值经数模转换器变换成4~20mA电流输出。
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磁致伸缩液位计的技术优势:磁致伸缩液位计适合于高精度要求的清洁液位的液位测量,精度达到1mm,最新产品精度已经可以达到0.1mm。磁致伸缩液位计还可应用于两种不同液体之间的界位测量量。
磁致伸缩液位计为介质提供持续液位测量。通过磁致伸缩效应原理来确定浮球(液面或界面)的位置。测量过程中,穿过导管的特殊导电材料(磁致伸缩线)携带电流脉冲,电流脉冲在导管内产生沿磁致伸缩线的轴向磁场。位于液面或界面上的浮球内部装有永久磁钢,当浮球的磁场与电流脉冲产生的轴向磁场耦合时,产生一个扭应力,该扭应力以已知的速度从磁性浮球所在位置沿磁致伸缩线向两端传递,位于变送器壳体内的压电转换器接收到扭应力后,将其转换成电信号。从而使微处理器测得起始脉冲和返回信号的时间间隔后确定扭应力的起始点,进而精确地测量出浮球(液面或界面)的具体位置。
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