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磁翻板液位計(jì)與磁致伸縮相結(jié)合來(lái)測(cè)量強(qiáng)酸強(qiáng)堿液體罐的液位的優(yōu)勢(shì)
磁翻板液位計(jì)與磁致伸縮相結(jié)合來(lái)測(cè)量強(qiáng)酸強(qiáng)堿液體罐的液位，相比單純使用一種液位計(jì)有更多的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性還是生產(chǎn)的安全性方面，都比過(guò)去得到了一個(gè)提升。本文即是通過(guò)基于磁致伸縮液位傳感器和磁翻板液位檢測(cè)裝置的工作原理，將磁致伸縮傳感器和磁翻板液位計(jì)組合，通過(guò)實(shí)驗(yàn)再將磁致伸縮和磁翻板裝置共用一個(gè)磁浮子，并結(jié)合單片機(jī)緩和GSM支術(shù)實(shí)現(xiàn)了磁致伸縮一磁翻板一體化液位檢測(cè)裝置對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿罐酸堿液位的非接觸式測(cè)量。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，這套液位測(cè)量系統(tǒng)在強(qiáng)酸堿的罐體液位測(cè)量中發(fā)揮了很大的作用，值得加以推廣使用。
0引言
當(dāng)前，工業(yè)用濃酸、濃堿液罐內(nèi)的液位檢測(cè)手段，主要有超聲波液位檢測(cè)儀、磁翻板液位計(jì)、接觸式防侵蝕液位檢測(cè)裝置等，作者參觀了山西省陽(yáng)城電廠，對(duì)陽(yáng)城電廠的酸堿罐液位檢測(cè)裝置進(jìn)行了考查;該廠現(xiàn)有大小20余個(gè)酸堿罐中酸堿液位的檢測(cè)，大都采用超聲波液位計(jì)與磁翻板液位計(jì)相結(jié)合的方式。超聲波液位計(jì)對(duì)酸堿液位信息通過(guò)清楚傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，進(jìn)行及時(shí)觀測(cè)。但據(jù)該廠技術(shù)人員介紹，超聲波液位計(jì)有一個(gè)致命缺點(diǎn)，即是安裝在罐頂部的超聲波探頭很容易被酸霧或堿霧籠罩，嚴(yán)重影響了測(cè)量準(zhǔn)確度，需要工作人員定時(shí)對(duì)超聲波探頭進(jìn)行清洗。磁翻板液位計(jì)在其時(shí)安裝時(shí)沒(méi)有配套遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的傳輸功效，需要工作人員定時(shí)地去觀察液位刻度。為了確保酸堿液位數(shù)據(jù)的可靠性，該廠技術(shù)人員提出增加一套液位檢測(cè)裝置的要求，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化遠(yuǎn)程傳輸。為此，作者行使磁致伸縮傳感器和磁翻板相結(jié)合的辦法，以求實(shí)現(xiàn)酸堿液位的非接觸式測(cè)量，并行使單片機(jī)和GSM技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁致伸縮液位信號(hào)的無(wú)線傳輸
1磁致伸縮液位傳感器和磁翻板液位計(jì)的測(cè)量原理
1.1磁致伸縮液位傳感器的工作原理
磁致伸縮線性液位傳感器，采用不導(dǎo)磁的不銹鋼管(}J}(桿)、磁致伸縮線(波導(dǎo)線)、可隨液面或界面挪動(dòng)的浮球(內(nèi)磁翻板液位計(jì)含磁環(huán))和電子部件等組成(見圖1)，
其工作原理是:脈沖發(fā)生器產(chǎn)生電流脈沖，經(jīng)電子部件可轉(zhuǎn)換成沿波導(dǎo)線(Waveguide)傳播的波導(dǎo)脈沖(起始脈沖);其磁場(chǎng)與浮球內(nèi)的磁環(huán)磁場(chǎng)矢量相加形成螺旋磁場(chǎng)，產(chǎn)生瞬時(shí)扭力，使波導(dǎo)線扭動(dòng)并產(chǎn)生應(yīng)力脈沖(Strainpulse)。這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)線傳回，在電子部件的感應(yīng)線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電流脈沖(終止脈沖)。通過(guò)測(cè)量起始脈沖與終止脈沖之間的時(shí)間周期，并乘以這個(gè)固定的速度，即可地確定被測(cè)對(duì)象的位移或液位。全部測(cè)量歷程是連續(xù)不斷的，所以每當(dāng)浮球?yàn)╄F)被挪動(dòng)時(shí)，新的位置很快就會(huì)被感測(cè)出來(lái)。
1.2磁翻板液位傳感器的工作原理
磁浮式翻板液位計(jì)屬于浮力式液位計(jì)，浮子是磁性的，浮子隨液位的變更而上升或下降，見圖2。
安裝在浮子旁的翻板是薄導(dǎo)磁金屬片(有的是圓柱的)制成的，兩面涂有不同的顏色。磁性浮子升降時(shí)帶動(dòng)翻板繞軸翻轉(zhuǎn)，浮子以上的翻板是一種顏色(如白色)，浮子以下的翻板為另一種顏色(如紅色)，通過(guò)觀察表面的顏色可曉得液位的高低
2磁致伸縮一磁組合一體化翻板液位測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)
2.1磁致伸縮一磁翻板共用磁浮子的實(shí)驗(yàn)
為了避免磁致伸縮液位傳感器與強(qiáng)酸強(qiáng)堿的接觸，我們把磁致伸縮傳感器與磁翻板液位計(jì)相結(jié)合，采取磁翻板液位計(jì)和磁致伸縮傳感器共用一個(gè)磁浮子的設(shè)計(jì)思路。我們把磁翻板中的磁浮子和磁致伸縮桿上的磁環(huán)磁場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量。磁翻板中的磁浮子用的是一個(gè)水平放置的鐵氧體磁鐵圓片，其磁場(chǎng)見圖3,*強(qiáng)磁場(chǎng)位置在圓片中心位置，約150T;緊繞圓片周邊的磁場(chǎng)強(qiáng)度約80T，沿徑向磁場(chǎng)順次減小。磁致伸縮傳感器的感應(yīng)桿上普通設(shè)置浮動(dòng)鐵氧體磁環(huán)作為磁浮子，其磁場(chǎng)見圖4,磁環(huán)中心位置的磁場(chǎng)*強(qiáng)，約60T}
為把磁致伸縮桿上的磁環(huán)去掉，采用磁翻板的磁浮子周邊磁場(chǎng)來(lái)代替磁環(huán)的磁場(chǎng);即把磁致伸縮桿垂直豎立在磁翻板左近，形成磁致伸縮一磁翻板一體化液位測(cè)量裝置，其實(shí)驗(yàn)裝置圖見圖5。當(dāng)磁翻板的液體管中的液面上下變更時(shí)，磁浮子上下浮動(dòng)，磁翻板的小圓柱狀磁棍翻轉(zhuǎn)，顏色發(fā)生變更，行使左近的刻度尺可以觀察罐中的液位變更。同時(shí)，磁致伸縮桿也由于磁浮子的上下浮動(dòng)而產(chǎn)生脈沖信號(hào)，感應(yīng)為位移的變更，從而檢測(cè)了管中液面的變更。
2.2磁致伸縮一磁翻板組合檢剛裝置的強(qiáng)酸強(qiáng)堿罐液位檢剛系統(tǒng)
如圖6所示，由于老式的磁翻板液位計(jì)都沒(méi)有數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)功效，我們把磁致伸縮桿安裝在磁翻板左近位置即可進(jìn)行液位測(cè)量。把磁致伸縮產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)液位信號(hào)通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行測(cè)量，存儲(chǔ)。并設(shè)定為及時(shí)測(cè)量模式，測(cè)量頻率可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)定為每分鐘1次。為了實(shí)現(xiàn)工作人員隨時(shí)了解液位情況，并削減清楚布線，本系統(tǒng)采用了基于單片機(jī)與GSM(挪動(dòng)短消息傳輸)的數(shù)據(jù)無(wú)線傳送方式[[4]。工作時(shí)，工作人員的被設(shè)定為GSM短消息傳輸號(hào)，工作人員只需向GSM發(fā)送調(diào)用指令，GSM便可把液位數(shù)據(jù)以短消息的形式發(fā)送到工作人員的手機(jī)上。
3實(shí)驗(yàn)與結(jié)論
我們把圖5所示的一體化檢測(cè)裝置進(jìn)行了水位檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，其檢測(cè)后果與實(shí)際水位值見表to
表1圖5一體化檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度數(shù)據(jù)
表1中實(shí)際水位值是精度為1~的直尺測(cè)量值，磁致伸縮傳感器測(cè)量值是通過(guò)單片機(jī)測(cè)控儀讀取的數(shù)值，磁翻板測(cè)量值是通過(guò)對(duì)液位柱顯示的值人工讀取的?？梢钥闯?，磁致伸縮傳感器的液位讀取精度在1%，且準(zhǔn)確度高;磁翻板的測(cè)量精度為1cm，但測(cè)量后果與實(shí)際值都符合。我們通過(guò)單片機(jī)控制把磁致伸縮傳感器測(cè)量值進(jìn)行無(wú)線遠(yuǎn)傳，實(shí)現(xiàn)了酸堿罐液位的及時(shí)監(jiān)測(cè)。于是，磁致伸縮一磁翻板一體化組合裝置對(duì)酸堿罐液位的檢測(cè)是可行的。