[發(fā)明專利]磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110300418.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102435264A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉錫珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島貴和科技有限公司
• 主分類號(hào): G01F23/72
• 分類號(hào): G01F23/72;G01F25/00
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁致伸縮液位傳感器，尤其是涉及一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高科技在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，具有高技術(shù)含量的磁致伸縮液位傳感器就是其中的一例，它利用材料的韋德曼效應(yīng)、維拉里(Viuary)效應(yīng)及超聲效應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的高精度測(cè)量。磁致伸縮液位傳感器與其他種類的液位傳感器相比具有高可靠性、高精度、安全性好、安裝簡(jiǎn)單易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，特別是在石油化工等領(lǐng)域其優(yōu)點(diǎn)更為突出，并且它還具有良好的防爆性能。

傳感器是一種將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成易測(cè)物理量的設(shè)備，影響傳感器精度的主要原因是物理量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中環(huán)境溫度對(duì)材料性能的影響和材料本身的性能。上述磁致伸縮液位傳感器通過(guò)把液位信號(hào)轉(zhuǎn)化成時(shí)間量來(lái)完成液位測(cè)量的，主要由單片機(jī)、信號(hào)線、傳感器頭、脈沖處理模塊、波導(dǎo)絲、波導(dǎo)管、液位浮子和浮子里的磁鐵等組成，磁致伸縮液位傳感器在測(cè)量過(guò)程中，由脈沖處理模塊產(chǎn)生電流脈沖，電流脈沖在波導(dǎo)絲里傳播當(dāng)遇到浮子里的磁鐵時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波，扭轉(zhuǎn)波以某個(gè)速度向上傳播，到脈沖處理模塊的時(shí)間為T，假定探桿長(zhǎng)度為H，則液位高度h＝H-T*V。上述時(shí)間T為單片機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)得的時(shí)間，V是扭轉(zhuǎn)波在波導(dǎo)絲里傳播的速度，為一設(shè)定固定值。

上述時(shí)間是最容易被高精度測(cè)量的，用普通單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)高精確的計(jì)時(shí)，它的最小分辨率理論上講只與系統(tǒng)的計(jì)時(shí)精度有關(guān)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)是基于晶振的時(shí)鐘下工作的，晶振在不同的溫度下會(huì)發(fā)生一定的漂移，一般為50-100ppm，在一般的系統(tǒng)中可以忽略不計(jì)，但在這里則會(huì)在一定的程度上影響磁致伸縮液位傳感器的精度。

此外，溫度的變化還會(huì)影響扭轉(zhuǎn)波在波導(dǎo)絲里的傳播速度，在不同的溫度下傳播速度會(huì)發(fā)生細(xì)微的變化，一般為15ppm/℃。

由于上述諸多原因的存在，磁致伸縮液位傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的測(cè)量精度與理論值相差很大，因此也就限制了該類傳感器在一些要求精度高的場(chǎng)合下的應(yīng)用。由此可見，有必要提供一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)，該磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)能夠有效地克服由于環(huán)境溫度變化對(duì)傳感器測(cè)量精度的影響，把測(cè)量誤差降到最低。

其技術(shù)解決方案是：

一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法，包括如下步驟：

a由磁致伸縮液位傳感器的脈沖處理模塊產(chǎn)生一個(gè)電流脈沖，電流脈沖在波導(dǎo)絲里傳播當(dāng)遇到浮子里的磁鐵時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波，由單片機(jī)測(cè)取該扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間T1，以及上述扭轉(zhuǎn)波向下傳播到波導(dǎo)絲末端并反射向上傳播至脈沖處理模塊的時(shí)間T2；

b由單片機(jī)利用磁致伸縮液位傳感器的探桿長(zhǎng)度H與上述時(shí)間T1、T2，依據(jù)公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭轉(zhuǎn)波的實(shí)時(shí)傳播速度V；

c由單片機(jī)利用上述實(shí)時(shí)傳播速度V、探桿長(zhǎng)度H與時(shí)間T1，依據(jù)公式：h＝H-V×T1，得出當(dāng)前的液位高度h。

上述步驟a中，時(shí)間T2包含上述扭轉(zhuǎn)波向下傳播到波導(dǎo)絲末端的時(shí)間T21與扭轉(zhuǎn)波從波導(dǎo)絲末端反射向上傳播至脈沖處理模塊的時(shí)間T22。

一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括：

時(shí)間測(cè)取單元，用于測(cè)取一個(gè)扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間T1，以及上述扭轉(zhuǎn)波向下傳播到波導(dǎo)絲末端并反射向上傳播至脈沖處理模塊的時(shí)間T2；

扭轉(zhuǎn)波實(shí)時(shí)傳播速度計(jì)算單元，用于利用磁致伸縮液位傳感器的探桿長(zhǎng)度H與上述時(shí)間T1、T2，依據(jù)公式：V＝2H/(T1+T2)，得上述扭轉(zhuǎn)波的實(shí)時(shí)傳播速度；

當(dāng)前液位高度計(jì)算單元，用于利用上述實(shí)時(shí)傳播速度V、探桿長(zhǎng)度H與上述時(shí)間T1，依據(jù)公式：h＝H-V×T1，得出當(dāng)前的液位高度h。

本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

1.具有能自動(dòng)去除溫度對(duì)波導(dǎo)絲和晶振的影響，向磁致伸縮液位傳感器的控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳遞較精確的液位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)液位的精確測(cè)量。

2.具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易安裝和維護(hù)。

3.沒有增加機(jī)械結(jié)構(gòu)，可靠性高。

4.出廠前校準(zhǔn)簡(jiǎn)單，只需把探桿的實(shí)際長(zhǎng)度作為常量存儲(chǔ)在磁致伸縮液位傳感器的控制系統(tǒng)(單片機(jī))內(nèi)即可。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為與本發(fā)明有關(guān)的一種磁致伸縮液位傳感器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的測(cè)量原理示意圖。