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高精度磁致伸缩液位计​的工作原理介绍

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磁致伸缩材料的选择
自从发现物质的磁致伸缩效应后,人们就一直想利用这一物理效应来制造有用的功能器件与设备。为此人们研究和发展了一系列磁致伸缩材料,主要有三大类:即:磁致伸缩的金属与合金,如镍(Ni)基合金(Ni, Ni-Co合金, Ni-Co-Cr合金)和铁基合金(如 Fe-Ni合金, Fe-Al合金, Fe- Co-V合金等)和铁氧体磁致伸缩材料,如 N i-Co和 Ni-Co-Cu铁氧体材料等。这两种称为传统磁致伸缩材料,其λ值(在20—80ppm之间)过小,它们没有得到推广应用,后来人们发现了电致伸缩材料,如( Pb, Zr,Ti)C03材料,(简称为 P ZT或称压电陶瓷材料),其电致伸缩系数比金属与合金的大约200~400ppm,它很快得到广泛应用;第三大类是近期发展的稀土金属间化合物磁致伸缩材料,例如以( Tb,Dy)Fe2化合物为基体的合金
Tbo0.3Dy0.7Fe1.95材料(下面简称 T b-Dy— Fe材料)的λ达到1500~2000ppm,比前两类材料的λ大1~2个数量级,因此称为稀土超磁致伸缩材料。
和传统超磁致伸缩材料及压电陶瓷材料(PZT)相比,稀土超磁致伸缩材料是佼佼者,它具有下列优点:磁致伸缩应变λ比纯 N i大50倍,比PZT材料大5—25倍,比纯 N i和 Ni-Co合金高400~800倍;磁致伸缩应变时产生的推力很大,直径约l0mm的 Tb-Dy-Fe的棒材,磁致伸缩时产生约200公斤的推力。能量转换效率(用机电耦合系数 K33表示)高达70%,而 Ni基合金仅有16%,PZT材料仅有40~60%;其弹性模量随磁场而变化,可调控;响应时间(由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间)仅百万分之一秒,比人的思维还快;频率特性好,可在低频率(几十至1000赫兹)下工作,工作频带宽;稳定性好,可靠性高,其磁致伸缩性能不随时间而变化,无疲劳,无过热失效问题。

高精度磁致伸缩液位计的工作原理介绍
(1)电路单元沿磁致伸缩线发射电流脉冲;
 
(2)从而在磁致伸缩线周围产生一个环形的磁场;
 
(3)液位浮子或界位浮子内有一组磁钢;
 
(4)它们本身的磁场使磁致伸缩线沿轴向磁化。当电流磁场和磁铁磁场叠加,浮子位置的磁致伸缩线将产生一个瞬时扭力;
 
(5)同时产生返回脉冲,该脉冲沿磁致伸缩线向两端传送,一端传向传感管的顶端,另一端传向传感管的底部。其中向顶端返回的脉冲波会被变送器电子单元所接收。由于脉冲波的传播速度是恒定值,电子单元只需通过起始脉冲和返回脉冲的时间差就可以计算出浮子中磁钢的位置,从而得到的液位和界位。

常见磁致伸缩效应液位计故障状况造成的实际缘故浅析:
  磁致伸缩效应液位计疑难问题一:显示信息控制面板显示信息出现异常
  根本原因:
  1、翻片与滑轨间的空隙设计方案不科学或过小,进而滑动摩擦力过大,造成 翻片不旋转;
  2、显示信息控制面板与浮桶的间距过大,浮球的磁瓦推动力不够,造成 翻片不旋转;
  3、翻剧中的磁瓦过小或磁性消退,造成 翻片不旋转或旋转出现异常;
  4、水或尘土等残渣渗透到显示信息控制面板,造成 翻片旋转艰难;
  5、工作温度过低,造成 物质结冻,浮球没法挪动,翻片不可以一切正常显示信息液位仪。
  磁致伸缩效应液位计问题二:就地显示信息一切正常,远传显示信息异常
  根本原因:
  1、远传智能变送器的干簧管电阻器断掉,会造成 远传出现异常;
  2、因干簧管破裂而短路故障;
  3、干簧管固定不动部位歪斜,造成 在一定高宽比上产生显示信息偏差;
  4、干簧管的金属材料接触点空隙不大,当物质溫度过高,其遇热时金属材料片状澎涨,非常容易出現合闭情况;
  5、工作压力超过额定电流,造成 电源开关毁坏。

 


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