Τι είναι ένας πομπός μαγνητοσυσταλτικού επιπέδου;

Ένας μαγνητοσυστολικός πομπός στάθμης είναι ένας τύπος αισθητήρα στάθμης. Εσωτερικά, χρησιμοποιεί την αρχή της μαγνητοσυστολής και τη συνδυάζει με τη σύγχρονη ηλεκτρονική τεχνολογία για τη μέτρηση του χρόνου μεταξύ των κυμάτων παλμών, επιτυγχάνοντας ακριβή μέτρηση στάθμης. Οι μαγνητοσυσταλτικοί μετρητές στάθμης λειτουργούν χρησιμοποιώντας παλμούς κυματοδηγού. Κατά τη λειτουργία, η μετρούμενη μετατόπιση προσδιορίζεται με τη μέτρηση του χρόνου μεταξύ των παλμών έναρξης και τέλους, με αποτέλεσμα υψηλή ακρίβεια μέτρησης.

Οι πομποί στάθμης που χρησιμοποιούν την αρχή της μαγνητοσυστολικής μέτρησης υψηλής ανάλυσης-χρησιμοποιούνται για συνεχή μέτρηση στάθμης υγρού. Η αρχή τους βασίζεται στη θέση ενός σώματος μαγνητικής αιώρησης που καθορίζεται από την αρχή της μαγνητοσυστολής. Αυτοί οι πομποί στάθμης είναι εγκατεστημένοι εξωτερικά για να παρακάμψουν την ένδειξη στάθμης.

Η διαδικασία μέτρησης ενεργοποιείται από έναν παλμό ρεύματος. Αυτό το ρεύμα δημιουργεί ένα κυκλικό μαγνητικό πεδίο σε έναν αγωγό κατασκευασμένο από μαγνητοσυσταλτικό υλικό, ο οποίος τεντώνεται εντός του σωλήνα αισθητήρα. Στο σημείο μέτρησης (στάθμη υγρού), ένας κυλινδρικός πλωτήρας με μόνιμο μαγνήτη χρησιμεύει ως αισθητήρας θέσης, με τις γραμμές του μαγνητικού του πεδίου κάθετες στο παλμικό μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο του πλωτήρα προκαλεί μια δύναμη στον αγωγό. Η υπέρθεση αυτών των δύο μαγνητικών πεδίων προκαλεί ένα μηχανικό κύμα στον αγωγό. Στο τέλος του περιβλήματος του αισθητήρα, ένα πιεζοηλεκτρικό κεραμικό pickup μετατρέπει αυτό το μηχανικό κύμα σε ηλεκτρικό σήμα. Η μετρούμενη καθυστέρηση διάδοσης καθορίζει το σημείο εκκίνησης του μηχανικού στρεπτικού κύματος, προσδιορίζοντας έτσι τη θέση του πλωτήρα και επιτυγχάνοντας μέτρηση υψηλής-ακρίβειας.

Σχεδιασμός κυκλώματος μαγνητοσυσταλτικού μετρητή στάθμης

Κύκλωμα δημιουργίας παλμών

Σε αυτό το μαγνητοσυσταλτικό σύστημα μετρητή στάθμης, το κύκλωμα παραγωγής παλμών λειτουργεί ως πομπός σήματος, ο οποίος είναι ειδικά υπεύθυνος για την αποστολή εντολών κρίσιμης ενέργειας-τρέχοντος παλμούς. Αυτή η εντολή παίζει ζωτικό ρόλο στην ακριβή μέτρηση του ύψους της στάθμης υγρού από τον αισθητήρα.

Το βασικό μέλος αυτού του πομπού σήματος είναι το FPGA, το οποίο λειτουργεί όπως ο σταθμάρχης. Το FPGA διαθέτει ένα εξαιρετικά ακριβές εργαλείο διαχείρισης χρόνου και σύστημα προγραμματισμού εργασιών.

Κατά τη λειτουργία, το FPGA, βάσει προ{0}}ρυθμισμένων απαιτήσεων, παράγει με ακρίβεια ένα σήμα παλμού συγκεκριμένου πλάτους και συχνότητας χρησιμοποιώντας το εργαλείο διαχείρισης χρόνου και το σύστημα προγραμματισμού εργασιών. Αυτό είναι παρόμοιο με το να δίνετε εντολή σε έναν διαχειριστή σταθμού να εκπέμπει ένα κύμα σήματος συγκεκριμένης διάρκειας σε τακτά χρονικά διαστήματα. Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να το ρυθμίσουμε να εκπέμπει ένα παλμικό σήμα διάρκειας 0,1 δευτερολέπτων κάθε δευτερόλεπτο.

Ωστόσο, το πρόσφατα παραγόμενο παλμικό σήμα είναι σχετικά ασθενές και δεν μπορεί να ταξιδέψει ομαλά κατά μήκος του καλωδίου κυματοδηγού στην επιθυμητή θέση. Εδώ μπαίνει ένα άλλο σημαντικό μέλος του σταθμού μετάδοσης σήματος-στον ενισχυτή ισχύος. Ο ενισχυτής ισχύος λειτουργεί σαν μια μονάδα παραγωγής ισχύος σήματος, με αποστολή να ενισχύει το ασθενές σήμα παλμού που παράγεται από το FPGA. Μετά την ενίσχυση, το αρχικά αδύναμο παλμικό σήμα γίνεται αρκετά ισχυρό ώστε να διαδίδεται γρήγορα και σταθερά κατά μήκος του καλωδίου του κυματοδηγού, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη για την επακόλουθη μέτρηση της στάθμης του υγρού.

Κύκλωμα ανίχνευσης Στην ομάδα αυτού του έξυπνου μικρού ντετέκτιβ-το μαγνητοσυσταλτικό μετρητή στάθμης-το κύκλωμα ανίχνευσης λειτουργεί σαν κυνηγός σημάτων, με αποστολή να συλλαμβάνει τα ασθενή σήματα που μεταδίδονται από το καλώδιο του κυματοδηγού. Αυτά τα σήματα είναι κρίσιμες ενδείξεις για τη μέτρηση της στάθμης του υγρού.

Όταν ένα καλώδιο κυματοδηγού υποβάλλεται σε μαγνητικό πεδίο και δημιουργεί έναν παλμό στρεπτικού κύματος, εκπέμπει ένα πολύ ασθενές σήμα. Αυτά τα σήματα είναι σαν μακρινοί ψίθυροι, συνήθως μόνο millivolt ή ακόμα και microvolt σε ένταση. Επιπλέον, υπάρχουν πολλές παρεμβολές γύρω από το θόρυβο, όπως η ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή από τον εξοπλισμό λειτουργίας, που λειτουργεί σαν θόρυβος περιβάλλοντος και πνίγει εύκολα το χρήσιμο σήμα. Επομένως, το κύκλωμα λήψης και ανίχνευσης σήματος πρέπει να είναι τόσο ευαίσθητο όσο και ανθεκτικό στις παρεμβολές-.

Το πρώτο ισχυρό εργαλείο στο κύκλωμα ανίχνευσης είναι ένας-λειτουργικός ενισχυτής χαμηλού θορύβου (LNA). Όταν φθάνει ένα αδύναμο σήμα, το LNA το ενισχύει προσεκτικά, καθιστώντας το πιο σαφές για επακόλουθη επεξεργασία.

Ωστόσο, το ενισχυμένο σήμα εξακολουθεί να περιέχει πολύ ανεπιθύμητο θόρυβο. Εδώ μπαίνει ένα bandpass φίλτρο. λειτουργεί σαν ένα έξυπνο φίλτρο σήματος. Το φίλτρο ζώνης επιτρέπει τη διέλευση μόνο σημάτων με συχνότητες κοντά στη συχνότητα παλμού στρεπτικού κύματος, εμποδίζοντας τα σήματα θορύβου άλλων συχνοτήτων. Μετά την ενίσχυση από το LNA και το φιλτράρισμα από το φίλτρο ζώνης, το υπόλοιπο σήμα είναι το καθαρό σήμα που χρειαζόμαστε. Αυτό το σήμα στέλνεται στο επόμενο στάδιο, όπου ο «εγκέφαλος» του αισθητήρα το αναλύει περαιτέρω και το επεξεργάζεται για να υπολογίσει το ακριβές ύψος της στάθμης του υγρού.

Κύκλωμα Επεξεργασίας Σήματος

Στην ομάδα του μαγνητοσυστολικού μετρητή στάθμης, αυτού του έξυπνου μικρού ντετέκτιβ, το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος λειτουργεί σαν ειδικός στην ανάλυση ενδείξεων. Η δουλειά του είναι να αναλύει σε βάθος και να επεξεργάζεται τις ενδείξεις σήματος που μεταδίδονται από το κύκλωμα ανίχνευσης, προσδιορίζοντας τελικά το ακριβές ύψος στάθμης υγρού.

Το σήμα από το κύκλωμα ανίχνευσης είναι ένα αναλογικό σήμα, σαν ενδείξεις που καταγράφονται με έναν ειδικό αρχαίο κώδικα, ο οποίος δεν είναι εύκολα κατανοητός άμεσα από τον εγκέφαλο του υπολογιστή και του αισθητήρα. Εδώ μπαίνει ο μετατροπέας A/D. Λειτουργεί σαν μεταφραστής κώδικα, ειδικά υπεύθυνος για τη μετάφραση αυτού του αρχαίου κώδικα αναλογικών σημάτων στη σύγχρονη γλώσσα ψηφιακών σημάτων που μπορούν να κατανοήσουν τόσο ο υπολογιστής όσο και ο εγκέφαλος.

Τα μεταφρασμένα ψηφιακά σήματα είναι σαν ένα μπερδεμένο σωρό ενδείξεων, που απαιτούν περαιτέρω ταξινόμηση. Αυτό είναι όπου το FPGA, ο κύριος ανάλυσης, ξεκινά τη δουλειά του. Το FPGA εκτελεί πρώτα ψηφιακό φιλτράρισμα σε αυτά τα ψηφιακά σήματα, σαν να χρησιμοποιεί ένα κόσκινο για να αφαιρέσει τυχόν εναπομείνασες ακαθαρσίες, καθιστώντας το σήμα πιο καθαρό.

Στη συνέχεια, το FPGA πρέπει να βρει τις βασικές πληροφορίες στο σήμα-τον χρόνο άφιξης του στρεπτικού κύματος-όπως την εύρεση του πιο σημαντικού χρονικού σημείου μεταξύ ενός σωρού ενδείξεων. Το FPGA, μέσω ανίχνευσης αιχμής και άλλων λειτουργιών, εκτελεί ουσιαστικά έναν έλεγχο σήματος-εντοπίζοντας με ακρίβεια τη στιγμή που το σήμα του στρεπτικού κύματος φτάνει στο ισχυρότερο σημείο του-τον χρόνο άφιξης του στρεπτικού κύματος.

Τέλος, το FPGA, ο κύριος ανάλυσης, ενεργεί επίσης ως μαθηματικός εμπειρογνώμονας. Με βάση τις γνωστές συνθήκες-τον χρονισμό της μετάδοσης του τρέχοντος παλμού, την ταχύτητα διάδοσης του στρεπτικού κύματος στο καλώδιο του κυματοδηγού και το μήκος του σύρματος κυματοδηγού-χρησιμοποιεί συγκεκριμένους μαθηματικούς αλγόριθμους για τον υπολογισμό της θέσης του πλωτήρα στο καλώδιο του κυματοδηγού. Εφόσον η θέση του πλωτήρα αντιστοιχεί στη στάθμη του υγρού, μπορεί να προσδιοριστεί η ακριβής στάθμη υγρού στο δοχείο.

Κύκλωμα επικοινωνίας Στην οικογένεια των ευφυών ντετέκτιβ στο μαγνητοσυστολικό μετρητή στάθμης, το κύκλωμα επικοινωνίας λειτουργεί ως πολυάσχολος αγγελιοφόρος πληροφοριών. Η δουλειά του είναι να παρέχει γρήγορα και με ακρίβεια τις πληροφορίες στάθμης υγρού που μετρούνται από τον αισθητήρα στο σημείο όπου χρειάζονται αυτές οι πληροφορίες.

Αυτός ο ταχυμεταφορέας πληροφοριών μιλάει άπταιστα πολλές γλώσσες, όπως το RS485 και το CAN bus, σαν να μιλάει διαφορετικές γλώσσες. Μπορεί να επιλέξει την κατάλληλη γλώσσα για τη μετάδοση πληροφοριών με βάση διαφορετικές διευθύνσεις παράδοσης και απαιτήσεις αποστολής.

Γραμμικότητα

Η γραμμικότητα είναι ένας κρίσιμος δείκτης ακρίβειας στη μέτρηση των επιπέδων υγρών. Στην ιδανική περίπτωση, ένας μαγνητοσυστολικός μετρητής στάθμης θα πρέπει να μετρά τα επίπεδα νερού σε διαφορετικά ύψη. Για κάθε αύξηση 1 cm στη στάθμη του υγρού, το σήμα εξόδου πρέπει να αλλάζει ομοιόμορφα. Για παράδειγμα, μια αύξηση της τιμής κατά 1 μονάδα αντιστοιχεί σε αύξηση του σήματος κατά 2 cm. Σε αυτήν την ιδανική κατάσταση, η στάθμη του υγρού και το σήμα εξόδου έχουν τέλεια γραμμική σχέση – αυτό ονομάζουμε γραμμικότητα. Ωστόσο, στην πραγματικότητα, ακόμη και οι έξυπνοι ανιχνευτές μπορούν να κάνουν λάθη. Ακόμη και με ομοιόμορφες αλλαγές στάθμης υγρού, η αλλαγή του σήματος εξόδου μπορεί να διαφέρει από την ιδανική κατάσταση. Αυτή η διαφορά ονομάζεται σφάλμα μη γραμμικότητας.

Εάν το μέγιστο σφάλμα σε όλη τη διαδικασία μέτρησης δεν υπερβαίνει το 1 cm, που σημαίνει ότι το σφάλμα μη γραμμικότητας είναι μικρότερο από ±0,1%, τότε το μαγνητοσυστολικό μετρητή στάθμης έχει εξαιρετική γραμμικότητα. Σε πρακτικές εφαρμογές, όπως σε μεγάλες δεξαμενές αποθήκευσης υγρών σε εργοστάσια, η καλή γραμμικότητα είναι απαραίτητη για τον ακριβή προσδιορισμό της πραγματικής στάθμης υγρού, διασφαλίζοντας την ασφάλεια της παραγωγής και την κανονική λειτουργία.

Ευαισθησία

Η ευαισθησία ενός μαγνητοσυσταλτικού μετρητή στάθμης αντανακλά την ικανότητά του να ανιχνεύει αλλαγές στη στάθμη του υγρού. Φανταστείτε ένα δοχείο γεμάτο με υγρό. Όταν αλλάζει η στάθμη του υγρού, ένας μαγνητοσυστολικός μετρητής στάθμης θα εξάγει ένα αντίστοιχο σήμα. Ένας πολύ ευαίσθητος μετρητής στάθμης μπορεί να αντιδράσει γρήγορα ακόμη και σε μικρές αυξήσεις ή μειώσεις της στάθμης του υγρού, με αποτέλεσμα μια αισθητή αλλαγή στο σήμα εξόδου.

Στην πρακτική ζωή και εργασία, τα εξαιρετικά ευαίσθητα μαγνητοσυστολικά στάθμης είναι πολύ χρήσιμα. Για παράδειγμα, στην παραγωγή χημικών ακριβείας, οι απαιτήσεις σε επίπεδο υγρού σε πολλά δοχεία χημικής αντίδρασης είναι εξαιρετικά αυστηρές. Ακόμη και μικρές αλλαγές στη στάθμη του υγρού μπορούν να επηρεάσουν την ποιότητα του προϊόντος. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτείται ένας μαγνητοσυστολικός μετρητής στάθμης με εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία για την έγκαιρη ανίχνευση μικρών αλλαγών στη στάθμη του υγρού.

Επαναληψιμότητα

Η επαναληψιμότητα ενός μαγνητοσυστολικού μετρητή στάθμης είναι μια δοκιμή της αξιοπιστίας του. Σε μια εργασία μέτρησης της στάθμης του υγρού σε ένα σταθερό ύψος σε μια δεξαμενή αποθήκευσης, εάν ο μετρητής είναι αξιόπιστος, τότε ανεξάρτητα από τον αριθμό των μετρήσεων που λαμβάνονται, εφόσον η στάθμη του υγρού δεν αλλάζει πραγματικά, το αποτέλεσμα της μέτρησης θα πρέπει να είναι περίπου το ίδιο. Αυτό είναι καλή επαναληψιμότητα.

Σε πρακτικές εφαρμογές, οι μαγνητοσυστολικοί μετρητές στάθμης με καλή επαναληψιμότητα είναι ιδιαίτερα σημαντικοί. Για παράδειγμα, στις γραμμές παραγωγής τροφίμων και ποτών, απαιτείται ακριβής έλεγχος του επιπέδου των πρώτων υλών στις δεξαμενές αποθήκευσης για να διασφαλιστεί η συνεπής χρήση υλικών για κάθε παρτίδα προϊόντων. Εάν ο αισθητήρας έχει κακή επαναληψιμότητα, μετρώντας ασυνεπή επίπεδα, όπως υψηλά ή χαμηλά επίπεδα, θα οδηγήσει σε ασταθή χρήση πρώτης ύλης. Ένας μετρητής στάθμης με εξαιρετική επαναληψιμότητα μπορεί να παρέχει σταθερά και αξιόπιστα αποτελέσματα κάθε φορά που μετρά το ίδιο επίπεδο.

Οι πομποί μαγνητοσυσταλτικής στάθμης διατίθενται σε τρεις τύπους: μαλακό αισθητήρα, σκληρό ανιχνευτή και εξωτερική απομόνωση πλωτήρα. Το σώμα του πομπού αποτελείται από δύο κύρια μέρη: το ηλεκτρονικό μέρος και το τμήμα αίσθησης. Τα πλεονεκτήματα των πομπών μαγνητοσυστολής είναι:

1. Υψηλή αξιοπιστία: Επειδή οι πομποί μαγνητοσυστολής επιπέδου χρησιμοποιούν αρχές κυματοδηγού, δεν υπάρχουν κινούμενα μηχανικά μέρη. Επομένως, δεν υπάρχει τριβή ή φθορά. Ολόκληρος ο μετατροπέας είναι εγκλωβισμένος σε σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα και δεν έρχεται σε επαφή με το μετρούμενο μέσο. Ο αισθητήρας λειτουργεί αξιόπιστα και έχει μεγάλη διάρκεια ζωής.

2. Υψηλή Ακρίβεια: Επειδή οι πομποί μαγνητοσυστολής στάθμης λειτουργούν με βάση τους παλμούς κυματοδηγού, η μετατόπιση καθορίζεται με τη μέτρηση του χρονισμού των παλμών έναρξης και λήξης. Ως εκ τούτου, διαθέτει υψηλή ακρίβεια μέτρησης, με ανάλυση καλύτερη από 0,01%FS.

3. Υψηλή ασφάλεια: Οι μαγνητοσυσταλτικοί μετρητές στάθμης έχουν υψηλή απόδοση αντιεκρηκτικής-αντοχής. Είναι εγγενώς ασφαλή και αντιεκρηκτικά-, διασφαλίζοντας την ασφαλή χρήση. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για τη μέτρηση χημικών πρώτων υλών και εύφλεκτων υγρών, εξαλείφοντας την ανάγκη ανοίγματος του καπακιού της δεξαμενής κατά τη μέτρηση και αποφεύγοντας τους κινδύνους ασφαλείας που σχετίζονται με τη χειροκίνητη μέτρηση.

4. Βολική εγκατάσταση και συντήρηση: Οι μαγνητοσυσταλτικοί μετρητές στάθμης εγκαθίστανται γενικά μέσω των υπαρχόντων ανοιγμάτων σωλήνων στην κορυφή της δεξαμενής αποθήκευσης. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για υπόγειες δεξαμενές αποθήκευσης και υπάρχουσες δεξαμενές λειτουργίας. Η εγκατάσταση δεν πρέπει να διαταράσσει την κανονική παραγωγή.

5. Προωθεί την αυτοματοποίηση συστήματος: Το δευτερεύον όργανο του μαγνητοσυστολικού μετρητή στάθμης χρησιμοποιεί ένα τυπικό σήμα εξόδου, διευκολύνοντας την επεξεργασία σήματος από υπολογιστή. Αυτό επιτρέπει την εύκολη δικτύωση και βελτιώνει το επίπεδο αυτοματισμού ολόκληρου του συστήματος μέτρησης.

Εφαρμογές μαγνητοσυσταλτικών πομπών στάθμης: Οι αισθητήρες μαγνητοσυστολής στάθμης υψηλής τεχνολογίας-χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση στάθμης σε διάφορους τύπους δεξαμενών αποθήκευσης. Αυτός ο τύπος μετρητή στάθμης διαθέτει υψηλή ακρίβεια, ισχυρή περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα και βολική εγκατάσταση, με αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται ευρέως σε πεδία μέτρησης στάθμης όπως οι βιομηχανίες πετρελαίου και χημικών. Αντικαθιστά σταδιακά άλλους παραδοσιακούς αισθητήρες, καθιστώντας-προϊόν υψηλής ποιότητας στη μέτρηση επιπέδου.

Τυπικές εφαρμογές και εγκατάσταση αισθητήρων μαγνητοσυστολής στάθμης:

Μέτρηση της στάθμης των οριζόντιων δεξαμενών αποθήκευσης: Ο μαγνητοσυστολικός αισθητήρας στάθμης είναι εγκατεστημένος στο επάνω μέρος.

Για έλεγχο ενδιάμεσης στάθμης υγρού στην παραγωγή: Οι μαγνητοσυσταλτικοί αισθητήρες στάθμης είναι εγκατεστημένοι-δίπλα-.

Εφαρμογές κάθετης δεξαμενής λαδιού: Ο πομπός μαγνητοσυστολής στάθμης εγκαθίσταται στο επάνω μέρος χρησιμοποιώντας ένα εύκαμπτο καλώδιο.

Ο πομπός μαγνητοσυστολής στάθμης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με μαγνητικό μετρητή στάθμης πλωτήρα.

Πομπός μαγνητοσυσταλτικής στάθμης, δεξαμενή αποθήκευσης ασφάλτου και άλλες εφαρμογές και σχέδια εγκατάστασης.

Θέματα επιλογής για πομπούς μαγνητοσυστολής επιπέδου:

1. Ο μετρητής στάθμης θα πρέπει να είναι συμβατός με το περιβάλλον μέσου-του ιστότοπου. Αυτό περιλαμβάνει θερμοκρασία περιβάλλοντος, πίεση, κραδασμούς, κραδασμούς, δομικά υλικά και τη συμβατότητα του μέσου. 2. Όταν η θερμοκρασία του μετρούμενου μέσου είναι υψηλή (100-200 μοίρες ), συνιστάται η χρήση εξωτερικού καθετήρα πλωτήρα με εγκατάσταση πλευρικής φλάντζας.

3. Οι μαγνητοσυσταλτικοί μετρητές στάθμης έχουν τυφλές ζώνες μέτρησης τόσο στο άνω όσο και στο κάτω άκρο της ράβδου μέτρησης. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή του εύρους μέτρησης.

4. Το συνήθως χρησιμοποιούμενο μέγεθος μαγνητικού πλωτήρα από ανοξείδωτο χάλυβα για μετρητές στάθμης είναι Ф45×Ф56×Ф15, που απαιτεί σύνδεση φλάντζας DN50 ή υψηλότερη. Για μετρητές στάθμης με σπείρωμα, οι χρήστες πρέπει να εγκαταστήσουν φλάντζες ή βραχίονες.