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磁致伸缩液位传感器总体结构
磁致伸缩液位传感器总体结构
 磁致伸缩液位传感器是由保护套管、波导管、磁性浮子和测量头四个主要部分组成，下图为一种典型的安放于储罐中的液位传感器总体结构图。测量头安装在罐体之外，包括脉冲发生、回波接收、信号检测与处理电路。由不锈钢或铝合金材料做的保护套在波导管外，插入液体中直达罐底，底部固定在罐底。磁浮子可以有两个，一个测量油位，另一个安放在波导管对应的油水界面处，用于测量界位，若在波导管底端再设置一块磁铁，还可以完成自校正功能，这样就无需对传感器定期标定。
磁致伸缩传感器总体结构：1-     波导管；2-磁浮子；3-测量头；4-液面；5-罐体；6-界面；
 磁致伸缩液位传感器工作原理
 利用两个不同的磁声相交使波导管发生波导扭曲，产生一个超声波信号，然后计算这个信号被探测所需的时间，便能换算出动磁铁的准确位置。图11.8-2中，位于中央的是形成机械弹性波的磁致伸缩波导管，在它的轴向方向配置非接触移动的磁环，为磁致伸缩波导管产生轴向磁场，在进行液位测量时，将磁环装置在浮子中，而将波导管垂直安装在罐中，则磁环（磁浮子）随着液面（界面）的变化上下滑动。当在金属线（铜丝）上有一个轴向的电流脉冲时，在波导管上产生周向磁场，周向和轴向磁场矢量合成倾斜磁场，因周向磁场产生于瞬间，所以倾斜磁场也瞬间产生，一旦磁场发生瞬间变化时，根据威德曼（Wiedemann）效应，波导管随其瞬间变形产生波导扭曲，同时产生一个应变脉冲的超声波信号，在波导管中以固定的速度向两端传播。
 当超声波沿波导管传到控制器一端时，超声波被固连在波导管上的回波接受装置接收转换为电脉冲，该脉冲经放大送到主要由计数器所组成的测量电路中。因为超声波在波导管中是以恒速传播的，所以只要测出脉冲发射与脉冲接收两者之间的时间间隔，乘以这个固定速度，即可得到磁铁的位置，实现位置检测。这个过程是连续不断的，所以，每当磁铁移动时，新的位置就被感测出来。由于磁铁距离传感器的电子检测装置越远，声波传播所需的时间就越长，所以传感器的更新时间也越长。
 波导管中超声波的传播速度一般在1800~2000m/s。当计数频率为200MHz时，以超声波传播速度2000m/s为例，液位传感器的测量分辨率可达到0.01mm。由此可见，只要计数脉冲的频率足够高，磁致伸缩液位传感器的理论分辨率可以达到无穷小，实际上可以达到甚至优于0.01mm，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准确度。
 传感器的测量头内含单片机控制系统，可以探测到同一发射脉冲所产生的连续返回脉冲，所以在同一传感器上安装两个浮子，可以同时进行油位、水位的测量。若在波导管底部（罐底）固定一个磁环，还可完成自校准功能，消除温度对波速的影响。设罐总高L，超声波从油面、油水界面和罐底返回的时间分别为T1、T2和T3，则油位为
L1 =  L（T3-T1）
    T3
 
水位为                                    L2 =  L（T3-T2）
     T3
所以在同一传感器上配多个活动磁浮子，可以同时进行液位、界面多参数测量。
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