Šta je magnetostriktivni predajnik nivoa?

Magnetostriktivni predajnik nivoa je vrsta senzora nivoa. Interno, koristi magnetostriktivni princip i kombinuje ga sa modernom elektronskom tehnologijom za merenje vremena između pulsnih talasa, postižući precizno merenje nivoa. Magnetostriktivni mjerači nivoa rade pomoću talasovodnih impulsa. Tokom rada, izmjereni pomak se određuje mjerenjem vremena između početnog i krajnjeg impulsa, što rezultira visokom preciznošću mjerenja.

Odašiljači nivoa koji koriste princip magnetostriktivnog mjerenja visoke{0}}rezolucije koriste se za kontinuirano mjerenje nivoa tekućine. Njihov princip se zasniva na položaju tela magnetske levitacije koji je određen magnetostriktivnim principom. Ovi odašiljači nivoa se postavljaju spolja kako bi zaobišli indikator nivoa.

Proces mjerenja pokreće strujni impuls. Ova struja stvara kružno magnetsko polje na provodniku napravljenom od magnetostriktivnog materijala, koji je rastegnut unutar senzorske cijevi. Na izmjerenoj tački (nivo tekućine), cilindrični plovak sa trajnim magnetom služi kao senzor položaja, njegove linije magnetskog polja su okomite na pulsno magnetsko polje. Magnetno polje plovka izaziva silu u provodniku. Superpozicija ova dva magnetna polja indukuje mehanički talas u provodniku. Na kraju kućišta senzora, piezoelektrični keramički prijemnik pretvara ovaj mehanički talas u električni signal. Izmjereno kašnjenje širenja određuje početnu tačku mehaničkog torzijskog vala, čime se određuje položaj plovka i postiže visoka{6}}preciznost mjerenja.

Dizajn kruga za magnetostriktivni mjerač nivoa

Krug za generiranje impulsa

U ovom magnetostriktivnom sistemu mjerača nivoa, kolo za generiranje impulsa djeluje kao njegov odašiljač signala, posebno odgovoran za slanje ključnih naredbi za akciju-strujnih impulsa. Ova komanda igra vitalnu ulogu u preciznom merenju visine nivoa tečnosti senzorom.

Osnovni član ovog odašiljača signala je FPGA, koji djeluje kao upravitelj stanice. FPGA ima vrlo precizan alat za upravljanje vremenom i sistem planiranja zadataka.

Tokom rada, FPGA, na osnovu unaprijed-podešenih zahtjeva, precizno generiše impulsni signal određene širine i frekvencije koristeći alat za upravljanje vremenom i sistem za planiranje zadataka. Ovo je slično kao instrukcija menadžera stanice da emituje signalni val određenog trajanja u pravilnim intervalima. Na primjer, mogli bismo ga postaviti da emituje pulsni signal u trajanju od 0,1 sekundu svake sekunde.

Međutim, novogenerisani impulsni signal je relativno slab i ne može glatko da putuje duž talasovodne žice do željene lokacije. Ovo je mjesto gdje još jedan važan član stanice za prijenos signala dolazi u-pojačalo snage. Pojačalo snage djeluje kao elektrana signala, a njegov zadatak je da pojača slab impulsni signal koji generiše FPGA. Nakon pojačanja, prvobitno slab impulsni signal postaje dovoljno jak da se brzo i stabilno širi duž talasovodne žice, pružajući snažnu podršku za naknadno mjerenje nivoa tekućine.

Detekcioni krug U timu ovog inteligentnog malog detektiva-magnetostriktivnog mjerača nivoa-kolo za detekciju djeluje kao lovac na signale, čiji je zadatak da uhvati slabe signale koji se prenose iz žice talasovoda. Ovi signali su ključni tragovi za mjerenje nivoa tečnosti.

Kada je talasovodna žica podvrgnuta magnetnom polju i generiše torzijski talasni impuls, emituje veoma slab signal. Ovi signali su poput udaljenog šapata, obično samo u milivoltima ili čak mikrovoltima po intenzitetu. Nadalje, postoji mnogo okolnih smetnji, kao što su elektromagnetne smetnje od radne opreme, koje djeluju kao pozadinska buka i lako prigušuju koristan signal. Stoga, kolo za akviziciju i detekciju signala mora biti i osjetljivo i-otporno na smetnje.

Prvi moćni alat u krugu za detekciju je nisko{0}}operativno pojačalo (LNA). Kada stigne slab signal, LNA ga pažljivo pojačava, čineći ga jasnijim za naknadnu obradu.

Međutim, pojačani signal i dalje sadrži mnogo neželjenih šuma. Ovdje dolazi propusni filter; djeluje kao pametni filter signala. Pojasni filter propušta samo signale sa frekvencijama bliskim frekvenciji impulsa torzionog talasa, blokirajući signale šuma drugih frekvencija. Nakon pojačanja pomoću LNA i filtriranja propusnim filterom, preostali signal je čisti signal koji nam je potreban. Ovaj signal se šalje u sljedeću fazu, gdje ga "mozak" senzora dalje analizira i obrađuje kako bi izračunao tačnu visinu nivoa tekućine.

Krug za obradu signala

U timu magnetostriktivnog mjerača nivoa, ovog inteligentnog malog detektiva, krug za obradu signala djeluje kao stručnjak za analizu tragova. Njegov posao je da duboko analizira i obrađuje signalne tragove koji se prenose iz kruga detekcije, na kraju određujući tačnu visinu nivoa tečnosti.

Signal iz kola za detekciju je analogni signal, poput tragova snimljenih posebnim drevnim kodom, koji mozak kompjutera i senzora ne razumije direktno. Tu dolazi A/D konvertor. On djeluje kao prevodilac koda, posebno odgovoran za prevođenje ovog drevnog koda analognih signala u savremeni jezik digitalnih signala koji i kompjuter i mozak mogu razumjeti.

Prevedeni digitalni signali su poput zbrkane gomile tragova, koji zahtijevaju dalje sortiranje. Ovdje FPGA, master analize, počinje svoj rad. FPGA prvo izvodi digitalno filtriranje ovih digitalnih signala, slično kao korištenje sita za uklanjanje svih preostalih nečistoća, čineći signal čistijim.

Zatim, FPGA treba pronaći ključne informacije u signalu-vrijeme dolaska torzijskog vala-kao što je pronalaženje najvažnije vremenske tačke među hrpom tragova. FPGA, kroz detekciju pikova i druge operacije, u suštini vrši provjeru signala-precizno određujući trenutak kada signal torzijskog talasa dostigne svoju najjaču tačku-vrijeme dolaska torzijskog talasa.

Konačno, FPGA, master analize, također djeluje kao matematički stručnjak. Na osnovu poznatih uslova-vremena prijenosa strujnog impulsa, brzine širenja torzijskog vala u valovodnoj žici i dužine valovodne žice-koristi specifične matematičke algoritme za izračunavanje položaja plovka na žici valovoda. Pošto položaj plovka odgovara nivou tečnosti, može se odrediti tačan nivo tečnosti u posudi.

Komunikacijski krug U porodici inteligentnih detektiva u magnetostriktivnom mjeraču nivoa, komunikacijsko kolo djeluje kao zauzeti informacijski glasnik. Njegov zadatak je da brzo i precizno isporuči informacije o nivou tečnosti merene senzorom tamo gde su te informacije potrebne.

Ovaj kurir za informacije tečno govori više jezika, kao što su RS485 i CAN sabirnica, slično kao što govori različite jezike. Može odabrati odgovarajući jezik za prijenos informacija na osnovu različitih adresa isporuke i zahtjeva za dostavu.

Linearnost

Linearnost je ključni pokazatelj tačnosti u merenju nivoa tečnosti. U idealnom slučaju, magnetostriktivni mjerač nivoa trebao bi mjeriti nivoe vode na različitim visinama. Za svaki porast nivoa tečnosti za 1 cm, izlazni signal bi se trebao ravnomerno menjati. Na primjer, povećanje vrijednosti od 1 jedinice odgovara povećanju signala za 2 cm. U ovom idealnom stanju, nivo tečnosti i izlazni signal imaju savršen linearni odnos – to je ono što nazivamo linearnošću. Međutim, u stvarnosti, čak i inteligentni detektori mogu pogriješiti. Čak i sa ujednačenim promjenama nivoa tekućine, promjena izlaznog signala može se razlikovati od idealnog stanja. Ova razlika se naziva greška nelinearnosti.

Ako maksimalna greška tokom procesa mjerenja ne prelazi 1 cm, što znači da je greška nelinearnosti manja od ±0,1%, onda magnetostriktivni mjerač nivoa ima odličnu linearnost. U praktičnim primenama, kao što su veliki rezervoari za skladištenje tečnosti u fabrikama, dobra linearnost je neophodna za tačno određivanje pravog nivoa tečnosti, obezbeđujući sigurnost proizvodnje i normalan rad.

Osjetljivost

Osetljivost magnetostriktivnog merača nivoa odražava njegovu sposobnost da detektuje promene u nivou tečnosti. Zamislite posudu napunjenu tečnošću. Kada se nivo tečnosti promeni, magnetostriktivni merač nivoa će dati odgovarajući signal. Visoko osjetljiv mjerač nivoa može brzo reagirati čak i na neznatna povećanja ili smanjenja razine tekućine, što rezultira primjetnom promjenom izlaznog signala.

U praktičnom životu i radu vrlo su korisni visokoosjetljivi magnetostriktivni mjerači nivoa. Na primer, u preciznoj hemijskoj proizvodnji, zahtevi za nivoom tečnosti u mnogim posudama za hemijsku reakciju su izuzetno strogi; čak i male promjene u nivou tečnosti mogu uticati na kvalitet proizvoda. U ovom slučaju, potreban je magnetostriktivni mjerač nivoa s izuzetno visokom osjetljivošću kako bi se odmah otkrile male promjene u nivou tekućine.

Ponovljivost

Ponovljivost magnetostriktivnog mjerača nivoa je test njegove pouzdanosti. Ako se dobije zadatak da se izmeri nivo tečnosti na fiksnoj visini u rezervoaru za skladištenje, ako je merač pouzdan, onda bez obzira na broj izvršenih merenja, sve dok se nivo tečnosti ne menja, rezultat merenja treba da bude približno isti. Ovo je dobra ponovljivost.

U praktičnim primjenama, magnetostriktivni mjerači nivoa sa dobrom ponovljivošću su posebno važni. Na primjer, u proizvodnim linijama hrane i pića, potrebna je precizna kontrola nivoa sirovine u spremnicima kako bi se osigurala dosljedna upotreba materijala za svaku seriju proizvoda. Ako senzor ima lošu ponovljivost, mjerenje nedosljednih nivoa, kao što su visoki ili niski nivoi, to će dovesti do nestabilne upotrebe sirovina. Mjerač nivoa sa odličnom ponovljivošću može pružiti stabilne i pouzdane rezultate svaki put kada mjeri isti nivo.

Magnetostriktivni transmiteri nivoa dostupni su u tri tipa: meka sonda, tvrda sonda i eksterna izolacija sa plovkom. Tijelo predajnika sastoji se od dva glavna dijela: elektronskog dijela i dijela senzora. Prednosti magnetostriktivnih predajnika nivoa su:

1. Visoka pouzdanost: Pošto magnetostriktivni predajnici nivoa koriste principe talasovoda, nema pokretnih mehaničkih delova. Dakle, nema trenja ili habanja. Cijeli pretvarač je kapsuliran u cijevi od nehrđajućeg čelika i ne dolazi u kontakt s mjerenim medijem. Senzor radi pouzdano i ima dug vijek trajanja.

2. Visoka preciznost: Pošto magnetostriktivni predajnici nivoa rade na osnovu talasovodnih impulsa, pomeranje se određuje merenjem vremena početka i završetka impulsa. Stoga se može pohvaliti visokom preciznošću mjerenja, sa rezolucijom boljom od 0,01% FS.

3. Visoka sigurnost: Magnetostriktivni mjerači nivoa imaju visoke performanse{1}}otporne na eksploziju. Oni su sami po sebi sigurni i otporni na eksploziju{3}}, osiguravajući sigurnu upotrebu. Posebno su pogodni za merenje hemijskih sirovina i zapaljivih tečnosti, eliminišući potrebu za otvaranjem poklopca rezervoara tokom merenja i izbegavajući bezbednosne rizike povezane sa ručnim merenjem.

4. Pogodna instalacija i održavanje: Magnetostriktivni mjerači nivoa se generalno instaliraju kroz postojeće otvore cijevi na vrhu spremnika. Posebno su pogodni za podzemne rezervoare i postojeće operativne rezervoare. Instalacija ne bi trebala poremetiti normalnu proizvodnju.

5. Promoviše automatizaciju sistema: Sekundarni instrument magnetostriktivnog merača nivoa koristi standardni izlazni signal, olakšavajući kompjutersku obradu signala. Ovo omogućava jednostavno umrežavanje i poboljšava nivo automatizacije cijelog mjernog sistema.

Primjena magnetostriktivnih predajnika nivoa: Visokotehnološki magnetostriktivni senzori nivoa se koriste za mjerenje nivoa u različitim vrstama rezervoara za skladištenje. Ovaj tip mjerača nivoa ima visoku preciznost, snažnu prilagodljivost okolišu i praktičnu instalaciju, što ga čini široko korištenim u poljima mjerenja nivoa kao što su naftna i hemijska industrija. Postepeno zamjenjuje druge tradicionalne senzore, postajući visoko-kvalitetan proizvod u mjerenju nivoa.

Tipične primjene i ugradnja magnetostriktivnih senzora nivoa:

Merenje nivoa horizontalnih rezervoara: Magnetostriktivni senzor nivoa je instaliran na vrhu.

Za srednju kontrolu nivoa tečnosti u proizvodnji: magnetostriktivni senzori nivoa su instalirani jedan pored drugog--.

Vertikalne primjene u rezervoaru za ulje: Magnetostriktivni predajnik nivoa se instalira na vrhu pomoću fleksibilnog kabla.

Magnetostriktivni predajnik nivoa se također može koristiti u kombinaciji s magnetnim plivajućim mjeračem nivoa.

Magnetostriktivni predajnik nivoa, rezervoar za skladištenje asfalta i druge aplikacije i šeme instalacije.

Razmatranja pri izboru magnetostriktivnih predajnika nivoa:

1. Mjerač nivoa treba biti kompatibilan sa-srednjim okruženjem na lokaciji. Ovo uključuje temperaturu okoline, pritisak, vibracije, udare, konstrukcijske materijale i kompatibilnost medija. 2. Kada je temperatura mjerenog medija visoka (100-200 stepeni), preporučuje se korištenje eksterne float sonde sa ugradnjom bočne prirubnice.

3. Magnetostriktivni mjerači nivoa imaju mjerne slijepe zone i na gornjem i na donjem kraju mjerne šipke; ovo treba uzeti u obzir pri odabiru mjernog opsega.

4. Uobičajena veličina magnetnog plovka od nerđajućeg čelika za mjerače nivoa je F45×F56×F15, što zahtijeva prirubnički priključak DN50 ili veći. Kod navojnih mjerača nivoa, korisnici moraju instalirati prirubnice ili držače.