Принцип работы магнитострикционных датчиков уровня

Placeholder

Описание принципа действия магнитостриктивных датчиков уровня жидкости, базирующихся на бесконтактном методе измерения.

Магнитострикционные датчики уровня жидкости базируются на бесконтактном методе измерения. Благодаря отсутствию трущихся частей, датчики совершенно не подвержены механическому износу, чем гарантируется очень надежная и стабильная их работа на протяжении неограниченного времени. Такие системы полностью лишены недостатков свойственных другим методам и системам измерений.
Специальное исполнение и тщательный выходной контроль гарантируют безотказную и долголетнюю работу сенсоров в различных климатических условиях. К особенностям этих сенсоров относятся очень низкий коэффициент нелинейности менее 0,004% и высокая репродуцируемость (воспроизводимость) показаний измерения (до 0,005%!). Магнитострикционные датчики уровня часто находят свое применение в инновативных аппаратных и программных решениях в области механических тестирующих и симулирующих систем, машин контроля материала, измерительно приводной техники, систем разлива и контроля уровня жидкости в нефтяной, химической, пищевой промышленностях и многих других.

 

В основе магнитострикционного метода лежит комбинация из эффектов магнетизма и ультразвука. Периодически генерируемый электроникой сенсора токовый импульс передается по волноводу в направлении поплавка с расположенным в нем постоянным магнитом. В измерительном элементе (волноводе), в точке пересечения магнитного поля, вызванного токовым импульсом, с магнитным полем постоянного магнита возникает механическая (акустическая) волна, которая движется обратно с константной скоростью в направлении измерительной головки сенсора. Измеренное время между стартом токового импульса и приходом/возвращением импульса в виде ультразвуковой волны и является точным определением уровня (т.е. расстояния до поплавка).
Магнитострикционные датчики являются бесконтактными (т.е. с отсутствие трущихся изнашиваемых частей) поплавкового типа. К важным преимуществам этих датчиков относится то, что абсолютное значение уровня жидкости находится в распоряжении оператора сразу же после подачи напряжения питания, и/или после сбоя в питании. Значение уровня жидкости регистрируется по всей длине зонда, а необходимость в интенсивном обслуживании, как это имеет место в других системах регистрации уровня, полностью отпадает.

Зонд состоит из измерительного элемента (волновода), помещенного во внутрь защитной трубы, или металлического гибкого кожуха (шланга), позволяющего погружение в жидкость на глубину до 18 метров. Опционально возможно одновременное измерение температуры жидкости до 5-ти точек по всей длине зонда. Сенсорная головка состоит из литого корпуса или корпуса из нержавеющей стали и содержит электронику обработки сигнала. Единственно подвижной частью сенсора является поплавок, свободно перемещающийся вдоль зонда. Для случаев эксплуатации датчиков в жидкостях с кристаллизирующимися свойствами поплавок обычно изготавливается с увеличенным внутренним диаметром, чем гарантируется свободное его перемещение вдоль измерительного зонда / штыря.
Позиционирующие магниты, расположенные внутри поплавка, воздействуют через защитную оболочку зонда на волновод, вызывая возникновение торсионного импульса (см. рис.1). Опционально, путем оснащения сенсора несколькими поплавками разной массы, возможно одновременное измерение уровня нескольких слоев жидкости разной плотности (например, вода и бензин). Приемная система магнитострикционных датчиков регистрирует только торсионные импульсы в волноводе.
Продольные колебания в области зонда, возникшие в результате воздействия от внешних механических воздействий, звуковых колебаний и помех никаким образом не влияют на показания измерений.

Для дистанционного контроля и измерения уровня жидкости магнитострикционные датчики, как правило, подключаются к персональному компьютеру по шине RS485/RS232. С помощью специального программного обеспечения осуществляется одновременное отображение информации о уровне и температуре жидкости во всех измеряемых точках зонда, а также результаты расчетов объема и других параметров с учетом температуры жидкости и соответствующей корректировкой фактического объема.