磁致伸缩液位计应用技术
磁致伸缩液位计的设计是基于一些金属(如镍铁合金)在相交磁场的作用下,具有磁致伸缩的特点,即韦德曼效应。测量时,传感器探头在磁致伸缩材料制成的波导线一端发出一个起始脉冲,将形成一个与波导线垂直的磁场,磁场以光速随脉冲电流沿波导线传播,磁致伸缩液位计磁场遇到套在波导线外的磁环所产生的磁场时,产生相交磁场。在相交磁场的作用下波导线产生瞬时张力,使波导线扭动并产生扭动波,这个扭动波(波速约为音速)沿波导线运行,当回传至传感器探头时,产生逆磁致伸缩现象,在传感器探头形成一个返回脉冲。发射起始脉冲到接收返回脉冲的时间差与磁环位置相关,变送器将时间差信号(即磁环位置)转换为标准电流或电压信号输出,磁致伸缩液位计主要包括传感器部分及变送器部分。传感器主要由不锈钢导杆、磁致伸缩线(波导线-在相交磁场作用下,具有伸缩特性的材料)、可移动磁环(内含永磁体)及电子仓等构成。传感器部分将物理信号转变为相对应的电信号,变送器部分再将电信号变送为标准模拟量信号输出。磁致伸缩现象是指在铁磁质中磁化方向的改变会导致介质晶格间距的变化,因而使得铁磁质的长度和体积发生变化。也称为***效应,其逆效应为维拉里效应。但并非所有铁磁物质都具有应用价值,只有一些具有很高磁致伸缩性能的新材料才具有实际应用价值。磁翻板液位计的原理(位移传感器):利用两个不同磁场相交时产生的应变脉冲信号被检测到的时间来计算出磁场相交点的准确位置。一个磁场来自传感器电子仓的电子部件所产生的脉冲激励,该激励脉冲产生的磁场沿着传感器测杆内用高磁致伸缩材料制成的波导丝以光速自电子仓端向尾端前进,当与活动的***磁场(该永磁铁一般安装在需要检测位置的动板上)相交时,由于磁致伸缩现象,波导丝在相交点产生一个机械应变脉冲,并以声速从此点经波导丝向电子仓端回传,该应变脉冲被电子仓中的检测电路探测到。因此,从发射一个主动脉冲波到接收到一个应变脉冲波,这之间的时间就是声速在波导丝中传递的时间(此处已忽略了主动波运行的时间,实际影响只有0.0001%),已知声速(固定量为3000m/s)和传递时间,这一距离就当然确定了。当永磁铁运动至新的位置时,重新确定上述测量。磁致伸缩液位计的特点磁致伸缩位移传感器具有高精度、高响应、低迟滞、高可靠性、非接触、寿命长、稳定性高、安装方便等优点,无须重新标定,无须定期维护,因而被***测量领域广泛采用。液位计电子头中的脉冲发生器首先在磁致伸缩波导丝上施加一个电脉部信号,此电脉部同时伴随一个环型磁场,以光速沿磁致伸缩波导丝向下传递。当该环开磁场遇到浮子中磁铁产生的纵向磁场时,将与之进行矢量叠加,形成一个螺旋形的磁场。根据维德曼效应,当磁致伸缩材料本身的物理尺寸也会路着发生变化。因此,当合成磁场发生变化形成螺旋形磁场时,磁致伸缩波导丝会产生沿螺旋形磁场的伸缩变形,导致波导丝产生扭曲变形,从而激发扭转波(或返回脉冲)。磁致伸缩液位计扭转波沿波导丝以超声波的形式回传到传感头中的感应线圈时,将转换成横向应力。根据维拉里效应,磁致伸缩材料发生物理变形时,会在磁致伸缩材料内引起磁场强度的变化,因此,通过传感器线圈的磁通将发生变化,在传感器线圈两端将产生一个可以被检测到的感应电动势。超声扭转波的传播速度为一常数(2838m/s左右)。因此,从发射电流脉冲的一刻到检测到感应电动势的时间差乘以这个固定速度,便能***地算出磁铁(浮子)的位置。)