罗湖明珠水会555体验

<cite id="75f5x"><video id="75f5x"></video></cite>
<menuitem id="75f5x"><del id="75f5x"></del></menuitem>
<var id="75f5x"></var>
<var id="75f5x"><strike id="75f5x"><listing id="75f5x"></listing></strike></var><var id="75f5x"></var><var id="75f5x"><video id="75f5x"><thead id="75f5x"></thead></video></var>
<var id="75f5x"><video id="75f5x"></video></var>
服務熱線0535-6936196

新型磁致伸縮液位儀的檢測原理與實現

來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2021-03-01 08:58

  

一、引言
       磁致伸縮液位傳感器是利用享有“黑色黃金”美譽的稀土超磁材料的維德曼(Wiedemann)效應、維拉里(Viuary)效應及超聲效應,將液位信息轉換成最易高精度測量的時間量, 來實現對液位、界位的超高精度計量 , 其測量分辨率可以達到甚至優于 0.1mm。另外因為磁致伸縮液位傳感器幾乎沒有可動的機械部件, 故具有可靠性高、安裝維護方便、適用范圍廣等特點, 是當前最理想的接觸型大罐液位測量裝置之一。
二.磁致伸縮液位儀工作原理
       磁致伸縮液位傳感器由傳感器頭、波導管、磁致伸縮波導絲以及內含磁鐵的浮子組成。傳感器主要利用磁致伸縮效應進行工作。兩個磁場一個來自傳感器外面的活動磁鐵, 另一個則源自傳感器內波導絲中的電流脈沖。電流脈沖由傳感器的驅動電子單元產生的使磁致伸縮絲周圍產生一個磁場。這個磁場與活動的磁性元件磁場矢量相加形成一個螺旋形磁場,導致波導絲產生扭曲形變, 從而激發扭轉波, 產生的扭轉波將以一恒定的速度沿波導管向兩側傳播, 傳到末端時, 其能量將被衰減阻尼裝置吸收, 而返回的扭轉波遇到傳感檢測單元, 就會在線圈兩端產生感應電流脈沖即檢測脈沖, 從產生電流脈沖的一刻到檢測脈沖有效所需的時間乘以固定聲速, 便能準確地算出磁鐵的位置。這個過程連續不斷并且響應時間很短, 所以每當活動磁鐵被移動時, 新的位置隨之被感測出來。由于電子單元可探測到由同一詢問脈沖所產生的連續返回脈沖, 所以可以在同一傳感器上配多個活動磁浮子, 同時進行液位、界位多參數測量。
磁致伸縮扭轉波位移傳感器的位置計算較簡單, 將所測量的時間差乘以磁致伸縮絲上扭轉波的傳播速度。由于磁致伸縮材料采用圓形截面絲, 根據 Pochhammer 的三維彈性理論, 扭轉波在圓截面桿中的傳播形式是關于圓柱中心軸對稱的,其扭轉波速為:V=√G/P式中:G 為磁致伸縮波導絲的彈性模量; P 為磁致伸縮波導絲的密度。
       通過公式可以看出, 超聲扭轉波的傳播速度為一常數, 因此只需通過測量從發射電脈沖到檢測到感應脈沖的時間差, 就可以算出液面的位置。
磁致伸縮液位傳感器
三.硬件結構設計
       新型磁致伸縮液位儀以C8051F005 為核心,利用變增益運算放大器 AD603 對信號進行變增益放大,保證信號檢測幅度恒定。激勵脈沖到檢測感應脈沖的時間差利用 FPGA 的高頻計數實現,類似于頻率檢測的測周法。C8051F005 單片機是完全集成的混合信號系統級 MCU 芯片。集成了 12 位模數轉換器、內部 2.4V 基準源、2 路 12 位數模轉換器以及UART 接口,25MIPS 的指令速度完全保證了單片機在磁致伸縮液位儀應用中的良好實時性。差動放大電路將兩路檢測單元輸出的相位相反的檢測脈沖進行放大,消除信號中的共模干擾,提高信躁比。變增益放大電路以線性增益控制芯片 AD603 為核心,在控制電平的作用下,增益調整范圍為- 11. 07dB ~+ 31.07dB。
       檢測信號波形圖可以看出檢測單元輸出信號隨著浮子到傳感器頭距離的增大而信號幅度減弱。為滿足在全量程范圍內比較器輸入信號幅度相對穩定,變增益放大電路由單片機根據對差動放大器輸出信號的采樣,實時由單片機的 D/A 輸出電壓調整放大器增益,達到幅度控制的目的。電路中電壓比較器采用 MAXIM公司的 MAX909,將變增益放大電路輸出的信號與設定的電壓進行比較,進而將檢測單元的輸出信號轉變為 TTL 電平的脈沖信號,輸出至FPGA 進行時間差計算。FPGA 時間差計算方法類似與頻率測量中的測周法,在系統激勵脈沖發出后,FPGA 內部的 24 位計數器對高頻時鐘進行計數,當檢測脈沖有效后,計數器停止計數,此時計數器的計數值與液位儀中磁鐵和傳感器頭間的距離成正比。同時向單片機申請中斷,由單片機讀取計數數據進行處理。這種原理的檢測精度完全取決于高頻時鐘,頻率越高,計算精度越高。在此選擇 50MHz的時鐘所帶來的計算僅誤差為 1/50 × 10-6s。
四、軟件設計
       單片機的軟件主要由主程序及中斷服務程序構成。主程序負責液位計算、溫度補償、比較器電壓設定、測量結果顯示與鍵盤控制, RS485 通訊等操作;中斷服務程序完成 FPGA 計數數據的讀取、檢測信號幅度測量、變增益放大器的增益控制。
五.實驗結果
       選用某公司 3m 長的磁致伸縮液位傳感器,將其垂直懸掛于具有刻度的實驗臺上。浮子利用實驗臺上的游標加以固定,通過鋼絲控制游標的升降。對磁致伸縮液位儀滿量程的 5 %,10 %,20 %,50 %和100 %五點進行精度標定。
六.結束語
        致伸縮液位儀實時調整測量檢測信號幅度,克服了傳統檢測電路由于信號幅度變化而引起的測量誤差,而且這種變增益閉環調節方式對于研制大量程范圍的磁致伸縮液位儀提供一種技術途徑。FPGA 采用對高頻時鐘計數的方式測量激勵信號和檢測信號的時間差,保證了系統± 1 mm 的測量精度。


上一篇:C8051F020單片機在磁致伸縮位移傳感器中的應用


下一篇: KMR磁致伸縮液位計的電磁兼容設計

關閉
磁致伸縮位移傳感器店鋪二維碼磁致伸縮液位傳感器店鋪二維碼
磁致伸縮位移傳感器logo圖片
山東省煙臺經濟技術開發區珠江路32號3號樓
Copyright ? 2019 NADO | All right reserved. 魯ICP備16037561號
網站地圖 

掃碼關注拿度微信

罗湖明珠水会555体验
<cite id="75f5x"><video id="75f5x"></video></cite>
<menuitem id="75f5x"><del id="75f5x"></del></menuitem>
<var id="75f5x"></var>
<var id="75f5x"><strike id="75f5x"><listing id="75f5x"></listing></strike></var><var id="75f5x"></var><var id="75f5x"><video id="75f5x"><thead id="75f5x"></thead></video></var>
<var id="75f5x"><video id="75f5x"></video></var>