新型检测课件6-液位.ppt

总线传输(远距离手操器调试、设定等) ? 时间量测量,采用数字接口, 高频计数脉冲源实现高分辨力. 3.高精度 ? 底部放一磁浮子进行自校正: 总长为L,对应时间T. ? 温度补偿,在波导管与外管之间 均匀放置5个温敏元件. 4.智能化 第六章 新型液位传感器 §4 磁致伸缩液位测量 三、功能特点 §5 新型液位仪国产化开发情况 我国目前正在积极引进国外产品,进行应用研究与 国产化开发阶段,磁致伸缩液位仪在储油罐油位、水位、 温度、储油量的测量及控制中,具有很好的应用前景. 科研简介：北京空军油料研究所与我校联合开发 --油料储运自动化系统 要求：对国外磁致伸缩式、雷达式液位传感器产品进行 机理分析与研究,国产化开发研制. 第六章 新型液位传感器 第六章 §5 新型液位仪国产化开发情况 2000级研究生赵芳、任波的研究课题 赵芳,姜波,陈祥光等.磁致伸缩效应在高精度液位测量中的应用研究. 仪表技术与传感器,2003(8). 任波,陈祥光,姜波等.磁致伸缩液位传感器机理研究. 传感器技术,2003(1). 2001级研究生齐荣的研究课题 齐荣,姜波,陈祥光等.磁致伸缩液位传感器中高分辨力时间量检测. 传感器技术,2004(4). 一、磁致伸缩液位仪研究与开发 一、磁致伸缩液位仪研究与开发 1 传感器机理研究 ■传感器的总体结构及工作原理 波导管 磁浮子 测量头 液面 罐体 界面 第六章 §5 新型液位仪国产化开发情况 磁致伸缩液位传感器是由测量头(包 括脉冲发生、回波接收、信号检测与处理 电路)、波导管和磁浮子组成. 其中测量头装置在罐体之外,波导管 外有不锈钢或铝合金的保护套管,插入液 体中直达罐底,底部固定在罐底,磁浮子可 以有两个,一个测量液位,一个测量界位. ☆总体结构 一、磁致伸缩液位仪研究与开发 该传感器是综合利用浮力效应、磁致 伸缩效应、电磁效应、磁机械(超声)效应等 原理进行工作,通过检测从发生电脉冲至 接收到磁浮子的返回脉冲之间的时间间隔 来计算液面和界面的位置. 由于时间量检测可以达到很高的精度,而且还可采用温度补偿等措施,所以磁致伸缩传感器能够达到很高的精度. 第六章 §5 新型液位仪国产化开发情况 1 传感器机理研究 ■传感器的总体结构及工作原理 波导管 磁浮子 测量头 液面 罐体 界面 ☆传感器的工作原理 移动的磁浮子在波导管中产生一轴向 磁场,脉冲发生电路产生电脉冲,沿着铜丝 传播,在铜丝周围产生一环形磁场随着电脉 冲一道以光速传播,当遇到磁浮子的轴向磁 场时合成一个瞬间的倾斜磁场,根据威德曼 (Wiedemann)效应,将在波导管中产生一个 扭转弹性波,弹性波以恒定的超声速向波导 管两端传播,在测量头一端被回波接收器接 收转换为电脉冲,通过检测两个电脉冲的时 间差,即可计算出液位. 脉冲发生 弹性回波接收器 信号处理电路 石英晶振 显示 波导管 磁浮子 第六章 §5 新型液位仪国产化开发情况 一、磁致伸缩液位仪研究与开发 1 传感器机理研究 ■传感器的总体结构及工作原理 波导管 磁浮子 测量头 液面 罐体 界面 ■传感器机理分析 ☆ 磁致伸缩原理 铁磁材料或亚铁磁材料在居里点温度以下,在磁场中被磁化时, 会沿磁化方向发生微量伸长和缩短,称之为磁致伸缩效应,又称焦耳 (Joule)效应. 磁致伸缩的产生是由于铁磁材料在居里点温度以下发生自发磁化, 形成大量磁畴.在每个磁畴内,晶格发生形变.在未加外磁场时,磁畴的 磁化方向是随机取向的,不显示宏观效应；在外磁场中,大量磁畴的磁 化方向转向外场,其宏观效应即是材料在磁力线方向的伸长或缩短.长 度为 的磁性体外加磁场时,相对伸缩的值 ,即为磁致伸缩常数. 相反,由于形状变化,致使磁化强度发生变化的现象,称为磁致伸缩 逆效应(Villary效应). 第六章 §5 新型液位仪国产化开发情况 一、磁致伸缩液位仪研究与开发 1 传感器机理研究 ☆对于Villary效应,磁化量的变化量可表示为: ☆对于Joule效应,磁场变化 ,磁致伸缩的变化有: -饱和磁致伸缩； -饱和磁化强度； -单轴磁各向异性常数； -磁场与易磁化轴间的角度. -周向扭曲应力变化. 第六章 §5 新型液位仪国产化开发情况 一、磁致伸缩液位仪研究与开发 1 传感器机理研究 ☆ 磁致伸缩位移传感原理 磁致伸缩效应在位移检测中已得到广泛应用.