磁致伸縮液位變送器的原理與應(yīng)用|廠家價格
隨著傳感器技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，使得液位測量原理和測量方法不斷的發(fā)展與更新。同時工業(yè)生產(chǎn)對液位的測量要求也越來越高，因此需要我們研發(fā)更加先進(jìn)的液位測量技術(shù)以滿足市場的需求。磁致伸縮液位變送器就是新一代液位測量產(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、安裝簡單、性價比高的等優(yōu)點，能同時滿足大量程、高精度、多參數(shù)的測量要求，有非常好的發(fā)展前景。本文將對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作用時，在磁場方向材料長度發(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)的微觀來源是由于強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。施加外磁場后，其宏觀效應(yīng)是材料在磁力線方向的伸長或縮短。長度為 L 的磁體在磁場強度 H 的磁場中發(fā)生相對伸縮的值 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)管周圍產(chǎn)生一個環(huán)形磁場。浮子內(nèi)部有一組磁鐵，其磁場使波導(dǎo)管沿軸向磁化。兩個磁場疊加處會產(chǎn)生一個扭轉(zhuǎn)脈沖，它沿波導(dǎo)管傳達(dá)到傳感器頂端，脈沖傳送時間將被電路單元獲取并計算。
通過檢測發(fā)射脈沖與返回彈性波的時間差，即可計算出液位。由于電流以光速傳播，從發(fā)射端到磁浮子之間的時間可以忽略不計，所以只要測量出磁浮子反饋信號到檢測端的時間就可以知道磁浮子與檢測端的距離 h。由于脈沖是連續(xù)不斷的，所以距離 h 是實時更新的。即 h=VT， L=H-VT其中 V 為彈性波速度，m/s；T 為時間差，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方法：
從上述分析可得，磁致伸縮傳感器是通過檢測脈沖發(fā)射與回波接受之間的時間差，然后計算得到液位高度。由此可見，計數(shù)器的脈沖時間直接決定了磁致伸縮液位變送器的測量精度。
在發(fā)射脈沖電流的同時觸發(fā)計數(shù)器開始計時。產(chǎn)生回波經(jīng)脈沖經(jīng)放大后使計數(shù)器復(fù)位，則計數(shù)器 N 正比于時間間隔 T。
時間分辨率為 △ T=T/N=1/f （a）液位高度為 L=H-VT （b）其中 f 為計數(shù)器脈沖頻率，Hz。由式 a 可以看出時間分辨率△ T 與頻率的關(guān)系。計時頻率越高，間隔時間越，測量距離越準(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 時 頻 率 為200MHz 時，以彈性波傳播速度 2000m/s 為例，液位變送器的測量分辨率為△ =（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、信號檢測與處理電路、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)來固定。
變送器表頭里有單片機控制系統(tǒng)，可以探測到同一發(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 個浮子，分別用來測量液位和界位。在波導(dǎo)管底部固定一個校正磁環(huán)，可以完成自動校準(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浮子，同時進(jìn)行液位和界位的測量。
3、磁致伸縮液位變送器的故障分析：
3.1、變送器在現(xiàn)場校驗的時候，會出現(xiàn)浮子上下移動不靈活。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 變送器使用一段時間以后會出現(xiàn)浮子上下移動困難的現(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、變送器在使用過程中，如果輸出信號產(chǎn)生不規(guī)則波動或有干擾源存在，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、變送器在使用過程中，不要用強磁鐵在連通管外上下拉動浮子檢查，以防止磁浮子磁化而改變極性。
3.5、選用本安型變送器時，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量，又能用于各類液罐的液位測量，且能給出位移移動信號，具有精度高、環(huán)境適應(yīng)性強、安裝方便等特點，因此在石油、化工、食品等領(lǐng)域內(nèi)取代了原有的傳統(tǒng)計量儀表。
磁致伸縮技術(shù)不光可以用于罐區(qū)測量，它還在聲納的水聲換能器技術(shù)、電聲換能器技術(shù)、海洋探測與開發(fā)技術(shù)、微位移驅(qū)動、減振與防振、減噪與防噪系統(tǒng)、自動化技術(shù)、燃油噴射技術(shù)、泵、波動采油等高技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
廠家價格：
| 價格 | ¥ 24500.00 | ¥ 2000.00 | ¥ 500.00 |
| 起批量 | 1-5 臺 |
規(guī)格選型：
| 是否進(jìn)口 | 否 | 加工定制 | 是 | 品牌 | 華云 |
| 型號 | KTECM | 類型 | 其他液位變送器 | 測量范圍 | 0~25000 mm |
| 測量精度 | ±0.3mm | 材質(zhì) | 不銹鋼 | 電源 | 5-24V |
| 輸出信號 | 4~20（mA） | 測量介質(zhì) |
液體 |
江蘇華云儀表有限公司是國內(nèi)重點測控工程成套單位，專業(yè)從事流量儀表，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)源于德國美國，按照國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)出了氣體，液體計量專用儀表。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)算和計量 。
公司擁有一批長期從事自動化控制研究的設(shè)計、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)。薈萃實力雄厚的專業(yè)隊伍，積淀豐 富的技術(shù)，管理經(jīng)驗，涵蓋全國的營銷網(wǎng)絡(luò)和分支機構(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)的時代浪潮中，公司專門成立了電子商務(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，實施對傳統(tǒng)經(jīng)濟和資源的整合以及大范圍快速的拓展市場。
自公司成立以來就憑借良好的信譽及優(yōu)質(zhì)的服務(wù)與各地區(qū)的生產(chǎn) 廠商，經(jīng)銷商等建立了長期穩(wěn)定的商業(yè)貿(mào)易伙伴關(guān)系。堅持“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”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。
江蘇華云儀表有限公司將以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、優(yōu)惠的價格、優(yōu)良的服務(wù)積極參與市場競爭，竭誠與各界朋友，新老客戶誠信合作，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)偶合過來液位信號，以間隔1.5us 發(fā)送的脈沖，地測量液位計中磁浮子的位置。這個脈沖產(chǎn)生的磁場沿波導(dǎo)管向下傳導(dǎo)。當(dāng)磁浮子的磁場和脈沖電流磁場相遇時，產(chǎn)生“返回”脈沖（又稱“波導(dǎo)扭曲脈沖”）。敏感元件探測到這個“返回”脈沖。根據(jù)電流脈沖與“返回”脈沖之間的時間，通過單片機計算出浮子的位置，確定被測液位或界位。
AT 系列產(chǎn)品適用于對測量精度要求高的場合，也適用于高溫型磁翻柱液位計的遠(yuǎn)傳變送，變送器輸出二線制、三線制4-20mA DC 信號，兼容HART 通訊協(xié)議。
一臺產(chǎn)品可以通過兩個磁浮子，同時測量罐內(nèi)的液位和界位，并在兩個獨立的接線盒內(nèi)分別輸出兩組獨立的4~20mA 液位和界位信號。
技術(shù)參數(shù)SPECIFICATION：
測量范圍：0~12000mm
度：±0.01%FS
輸出信號：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：PN40 MPa Class 2500LB ANSI
環(huán)境溫度：-50~65℃
防護(hù)等級：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
測量信號輸出及形式：
0:單路輸出測量一個液位，無HART 協(xié)議
1:單路輸出測量一個界位，無HART 協(xié)議
2:單路輸出測量一個液位，HART 協(xié)議
3:單路輸出測量一個界位，HART 協(xié)議
4:雙路隔離輸出同時測量一個液位和一個界位，HART協(xié)議
5:雙路隔離輸出同時測量一個液位和一個溫度，HART協(xié)議
6:雙路隔離輸出同時測量一個界位和一個溫度，HART協(xié)議
7:三路隔離輸出同時測量一個液位、一個界位，一個溫度，HART 協(xié)議
壓力等級：
0：無壓力等級（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：
通過對磁致伸縮液位變送器原理的研究和分析，說明了該變送器精度高的原因。當(dāng)然要想達(dá)到變送器高精度測量還必須配備精度高、穩(wěn)定性好的信號檢測電路。***后列舉了一下該變送器常見故障以及變送器發(fā)展前景。
| 是否進(jìn)口 | 否 | 加工定制 | 是 | 品牌 | 康特爾 |
| 型號 | KTECM | 類型 | 其他液位變送器 | 測量范圍 | 0~25000 mm |
| 測量精度 | ±0.3mm | 材質(zhì) | 不銹鋼 | 電源 | 5-24V |
| 輸出信號 | 4~20（mA） | 測量介質(zhì) | 液體 |