เครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กคืออะไร?

เครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กเป็นเซ็นเซอร์ระดับประเภทหนึ่ง ภายในจะใช้หลักการแมกนีโตสตริกทีฟและรวมเข้ากับเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เพื่อวัดเวลาระหว่างคลื่นพัลส์ ทำให้ได้การวัดระดับที่แม่นยำ เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กทำงานโดยใช้พัลส์ท่อนำคลื่น ในระหว่างการทำงาน การกระจัดที่วัดได้จะถูกกำหนดโดยการวัดเวลาระหว่างพัลส์เริ่มต้นและสิ้นสุด ส่งผลให้มีความแม่นยำในการวัดสูง

เครื่องส่งสัญญาณระดับที่ใช้หลักการวัดสนามแม่เหล็กความละเอียดสูง-ใช้สำหรับการวัดระดับของเหลวอย่างต่อเนื่อง หลักการของพวกเขาขึ้นอยู่กับตำแหน่งของตัวแม่เหล็กลอยที่กำหนดโดยหลักการแม่เหล็ก เครื่องส่งสัญญาณระดับเหล่านี้ได้รับการติดตั้งภายนอกเพื่อหลีกเลี่ยงตัวบ่งชี้ระดับ

กระบวนการวัดถูกกระตุ้นโดยพัลส์ปัจจุบัน กระแสนี้สร้างสนามแม่เหล็กทรงกลมบนตัวนำที่ทำจากวัสดุแมกนีโตสตริกตีฟ ซึ่งถูกยืดออกภายในท่อเซ็นเซอร์ ที่จุดที่วัดได้ (ระดับของเหลว) ลูกลอยทรงกระบอกที่มีแม่เหล็กถาวรทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ตำแหน่ง โดยมีเส้นสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กแบบพัลส์ สนามแม่เหล็กของการลอยทำให้เกิดแรงในตัวนำ การซ้อนทับของสนามแม่เหล็กทั้งสองนี้ทำให้เกิดคลื่นกลในตัวนำ ที่ส่วนท้ายของตัวเรือนเซนเซอร์ ปิ๊กอัพเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกจะแปลงคลื่นกลนี้เป็นสัญญาณไฟฟ้า ความล่าช้าในการแพร่กระจายที่วัดได้จะเป็นตัวกำหนดจุดเริ่มต้นของคลื่นแรงบิดเชิงกล ซึ่งจะกำหนดตำแหน่งของจุดลอยและทำให้ได้การวัดที่มีความแม่นยำสูง-

การออกแบบวงจรเกจวัดระดับสนามแม่เหล็ก

วงจรการสร้างพัลส์

ในระบบเกจระดับสนามแม่เหล็กนี้ วงจรสร้างพัลส์ทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณ โดยรับผิดชอบในการส่งคำสั่งการทำงานที่สำคัญ{0}}เป็นพัลส์ปัจจุบันโดยเฉพาะ คำสั่งนี้มีบทบาทสำคัญในการวัดความสูงของระดับของเหลวอย่างแม่นยำของเซ็นเซอร์

องค์ประกอบหลักของเครื่องส่งสัญญาณนี้คือ FPGA ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับนายสถานี FPGA มีเครื่องมือการจัดการเวลาและระบบการวางแผนงานที่แม่นยำสูง

ในระหว่างการปฏิบัติงาน FPGA ตาม-ข้อกำหนดที่ตั้งไว้ล่วงหน้า จะสร้างสัญญาณพัลส์ที่มีความกว้างและความถี่เฉพาะอย่างแม่นยำโดยใช้เครื่องมือการจัดการเวลาและระบบการวางแผนงาน ซึ่งคล้ายกับการสั่งให้ผู้จัดการสถานีปล่อยคลื่นสัญญาณตามระยะเวลาที่กำหนดในช่วงเวลาปกติ ตัวอย่างเช่น เราสามารถตั้งค่าให้ปล่อยสัญญาณพัลส์นาน 0.1 วินาทีทุกๆ วินาที

อย่างไรก็ตาม สัญญาณพัลส์ที่สร้างขึ้นใหม่ค่อนข้างอ่อนและไม่สามารถเคลื่อนที่ไปตามสายท่อนำคลื่นไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างราบรื่น นี่คือจุดที่สมาชิกสำคัญอีกคนหนึ่งของสถานีส่งสัญญาณเข้ามาใน-เครื่องขยายสัญญาณเสียง เพาเวอร์แอมป์ทำหน้าที่เหมือนโรงไฟฟ้าสัญญาณ โดยมีหน้าที่ในการขยายสัญญาณพัลส์อ่อนที่สร้างโดย FPGA หลังจากการขยายสัญญาณ สัญญาณพัลส์ที่อ่อนแอแต่เดิมจะแรงพอที่จะแพร่กระจายอย่างรวดเร็วและเสถียรไปตามสายท่อนำคลื่น ซึ่งให้การสนับสนุนอย่างมากสำหรับการวัดระดับของเหลวในภายหลัง

วงจรการตรวจจับ ในทีมนักสืบตัวน้อยที่ชาญฉลาดรายนี้-มาตรวัดระดับสนามแม่เหล็ก- วงจรการตรวจจับทำหน้าที่เหมือนนักล่าสัญญาณ โดยมีหน้าที่จับสัญญาณอ่อนที่ส่งจากสายนำคลื่น สัญญาณเหล่านี้เป็นสัญญาณสำคัญในการวัดระดับของเหลว

เมื่อสายนำคลื่นสัมผัสกับสนามแม่เหล็กและสร้างพัลส์คลื่นบิด มันจะปล่อยสัญญาณที่อ่อนมาก สัญญาณเหล่านี้เป็นเหมือนเสียงกระซิบที่อยู่ห่างไกล โดยทั่วไปจะมีความเข้มข้นเพียงมิลลิโวลต์หรือไมโครโวลต์เท่านั้น นอกจากนี้ ยังมีการรบกวนทางเสียงโดยรอบจำนวนมาก เช่น การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากอุปกรณ์ปฏิบัติการ ซึ่งทำหน้าที่เหมือนเสียงรบกวนพื้นหลังและทำให้สัญญาณที่เป็นประโยชน์หายไปได้อย่างง่ายดาย ดังนั้น วงจรการรับและตรวจจับสัญญาณจะต้องมีทั้งความไวและความต้านทานการรบกวน-

เครื่องมืออันทรงพลังชิ้นแรกในวงจรตรวจจับคือ-เครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ (LNA) เมื่อมีสัญญาณอ่อนมาถึง LNA จะขยายสัญญาณอย่างระมัดระวัง ทำให้มีความชัดเจนมากขึ้นสำหรับการประมวลผลครั้งต่อไป

อย่างไรก็ตาม สัญญาณที่ขยายยังคงมีสัญญาณรบกวนที่ไม่พึงประสงค์อยู่มาก นี่คือที่มาของตัวกรอง bandpass; มันทำหน้าที่เหมือนตัวกรองสัญญาณอัจฉริยะ ตัวกรองแบนด์พาสอนุญาตให้เฉพาะสัญญาณที่มีความถี่ใกล้กับความถี่พัลส์คลื่นบิดเท่านั้นที่จะผ่านไปได้ โดยปิดกั้นสัญญาณรบกวนของความถี่อื่นๆ หลังจากขยายโดย LNA และกรองโดยตัวกรอง bandpass สัญญาณที่เหลือคือสัญญาณสะอาดที่เราต้องการ สัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังขั้นตอนต่อไป ซึ่ง "สมอง" ของเซ็นเซอร์จะวิเคราะห์และประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อคำนวณความสูงของระดับของเหลวที่แม่นยำ

วงจรประมวลผลสัญญาณ

ในทีมเครื่องวัดระดับสนามแม่เหล็ก นักสืบตัวน้อยที่ชาญฉลาดคนนี้ วงจรประมวลผลสัญญาณทำหน้าที่เหมือนผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์เบาะแส หน้าที่ของบริษัทคือวิเคราะห์และประมวลผลสัญญาณที่ส่งมาจากวงจรตรวจจับอย่างลึกซึ้ง เพื่อกำหนดความสูงของระดับของเหลวที่แม่นยำในท้ายที่สุด

สัญญาณจากวงจรตรวจจับเป็นสัญญาณอะนาล็อกเหมือนกับเบาะแสที่บันทึกด้วยรหัสโบราณพิเศษซึ่งคอมพิวเตอร์และสมองของเซ็นเซอร์ไม่สามารถเข้าใจได้ง่ายโดยตรง นี่คือที่มาของตัวแปลง A/D โดยทำหน้าที่เหมือนกับตัวแปลโค้ด โดยมีหน้าที่เฉพาะในการแปลโค้ดโบราณของสัญญาณแอนะล็อกนี้ให้เป็นภาษาสมัยใหม่ของสัญญาณดิจิทัลที่ทั้งคอมพิวเตอร์และสมองสามารถเข้าใจได้

สัญญาณดิจิทัลที่แปลนั้นเหมือนกับกองเบาะแสที่สับสนวุ่นวายซึ่งต้องมีการจัดเรียงเพิ่มเติม นี่คือจุดที่ FPGA ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์เริ่มทำงาน ขั้นแรก FPGA ทำการกรองแบบดิจิทัลกับสัญญาณดิจิทัลเหล่านี้ เหมือนกับการใช้ตะแกรงเพื่อขจัดสิ่งเจือปนที่หลงเหลืออยู่ ทำให้สัญญาณมีความบริสุทธิ์มากขึ้น

ขั้นต่อไป FPGA จำเป็นต้องค้นหาข้อมูลสำคัญในสัญญาณ-เวลาที่มาถึงของคลื่นบิด- เช่น การค้นหาจุดเวลาที่สำคัญที่สุดท่ามกลางกองเบาะแส FPGA โดยการตรวจจับจุดสูงสุดและการดำเนินการอื่นๆ จะทำการตรวจสอบสัญญาณ-เป็นหลัก โดยระบุช่วงเวลาที่สัญญาณคลื่นบิดไปถึงจุดที่แรงที่สุด-เวลาที่มาถึงของคลื่นแรงบิดอย่างแม่นยำ

สุดท้ายนี้ FPGA ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์ก็ทำหน้าที่เป็นผู้เชี่ยวชาญทางคณิตศาสตร์ด้วย ตามเงื่อนไขที่ทราบ-จังหวะเวลาของการส่งพัลส์ในปัจจุบัน ความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นบิดในเส้นลวดนำคลื่น และความยาวของเส้นลวดนำคลื่น-นั้นจะใช้อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์เฉพาะเพื่อคำนวณตำแหน่งของการลอยบนเส้นลวดนำคลื่น เนื่องจากตำแหน่งของลูกลอยสอดคล้องกับระดับของเหลว จึงสามารถกำหนดระดับของเหลวในภาชนะได้อย่างแม่นยำ

วงจรการสื่อสาร ในกลุ่มนักสืบอัจฉริยะที่มีเกจวัดระดับสนามแม่เหล็ก วงจรการสื่อสารจะทำหน้าที่เป็นตัวส่งข้อมูลที่ไม่ว่าง หน้าที่ของบริษัทคือการส่งข้อมูลระดับของเหลวที่เซ็นเซอร์วัดได้ไปยังตำแหน่งที่ต้องการข้อมูลนี้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ

บริการจัดส่งข้อมูลนี้พูดได้หลายภาษา เช่น RS485 และ CAN บัส ซึ่งเหมือนกับการพูดภาษาอื่น สามารถเลือกภาษาที่เหมาะสมในการส่งข้อมูลตามที่อยู่จัดส่งและข้อกำหนดในการจัดส่งที่แตกต่างกัน

ความเป็นเชิงเส้น

ความเป็นเส้นตรงเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความแม่นยำในการวัดระดับของเหลว ตามหลักการแล้ว เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กควรวัดระดับน้ำที่ระดับความสูงต่างๆ สำหรับระดับของเหลวที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 ซม. สัญญาณเอาท์พุตควรเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น ค่าที่เพิ่มขึ้น 1 หน่วยสอดคล้องกับสัญญาณที่เพิ่มขึ้น 2 ซม. ในสถานะอุดมคตินี้ ระดับของเหลวและสัญญาณเอาท์พุตมีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่สมบูรณ์แบบ - นี่คือสิ่งที่เราเรียกว่าความเป็นเชิงเส้น อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง แม้แต่เครื่องตรวจจับอัจฉริยะก็สามารถทำผิดพลาดได้ แม้ว่าระดับของเหลวจะเปลี่ยนแปลงสม่ำเสมอ แต่สัญญาณเอาท์พุตก็อาจแตกต่างไปจากสถานะในอุดมคติ ความแตกต่างนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดแบบไม่เชิงเส้น

หากข้อผิดพลาดสูงสุดตลอดกระบวนการวัดไม่เกิน 1 ซม. หมายความว่าข้อผิดพลาดแบบไม่เชิงเส้นน้อยกว่า ±0.1% เกจวัดระดับแมกนีโตสตริกทีฟจะมีความเป็นเชิงเส้นที่ดีเยี่ยม ในการใช้งานจริง เช่น ในถังเก็บของเหลวขนาดใหญ่ในโรงงาน ความเป็นเส้นตรงที่ดีเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดระดับของเหลวที่แท้จริงอย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยในการผลิตและการทำงานตามปกติ

ความไว

ความไวของเกจวัดระดับสนามแม่เหล็กสะท้อนถึงความสามารถในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของระดับของเหลว ลองนึกภาพภาชนะที่เต็มไปด้วยของเหลว เมื่อระดับของเหลวเปลี่ยนแปลง เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กจะส่งสัญญาณที่สอดคล้องกัน เกจวัดระดับความไวสูงสามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็วต่อการเพิ่มหรือลดระดับของเหลวแม้เพียงเล็กน้อย ส่งผลให้สัญญาณเอาต์พุตเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด

ในชีวิตจริงและการทำงาน เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กที่มีความไวสูงมีประโยชน์มาก ตัวอย่างเช่น ในการผลิตสารเคมีที่มีความแม่นยำ ข้อกำหนดระดับของเหลวในภาชนะทำปฏิกิริยาเคมีหลายชนิดมีความเข้มงวดอย่างยิ่ง การเปลี่ยนแปลงระดับของเหลวแม้เพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ ในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กที่มีความไวสูงมากเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของระดับของเหลวในทันที

การทำซ้ำ

ความสามารถในการทำซ้ำของเกจวัดระดับสนามแม่เหล็กเป็นการทดสอบความน่าเชื่อถือ มอบหมายงานให้วัดระดับของเหลวที่ความสูงคงที่ในถังเก็บ หากเกจเชื่อถือได้ ไม่ว่าจะวัดกี่ครั้งก็ตาม ตราบใดที่ระดับของเหลวไม่เปลี่ยนแปลงจริง ๆ ผลการวัดก็ควรจะใกล้เคียงกัน นี่คือการทำซ้ำที่ดี

ในการใช้งานจริง เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กที่มีความสามารถในการทำซ้ำได้ดีมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น ในสายการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม การควบคุมระดับวัตถุดิบในถังเก็บอย่างแม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการใช้วัสดุมีความสม่ำเสมอสำหรับผลิตภัณฑ์แต่ละชุด หากเซ็นเซอร์มีความสามารถในการทำซ้ำได้ต่ำ และการวัดระดับที่ไม่สอดคล้องกัน เช่น ระดับสูงหรือต่ำ จะทำให้การใช้วัตถุดิบไม่เสถียร เกจวัดระดับที่มีความสามารถในการทำซ้ำที่ดีเยี่ยมสามารถให้ผลลัพธ์ที่เสถียรและเชื่อถือได้ทุกครั้งที่วัดระดับเดียวกัน

เครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กมีจำหน่ายสามประเภท: โพรบแบบอ่อน โพรบแบบแข็ง และการแยกโฟลตภายนอก ตัวเครื่องส่งสัญญาณประกอบด้วยสองส่วนหลัก: ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และส่วนการตรวจจับ ข้อดีของเครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กคือ:

1. ความน่าเชื่อถือสูง: เนื่องจากเครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กใช้หลักการนำคลื่น จึงไม่มีชิ้นส่วนกลไกที่เคลื่อนไหว ดังนั้นจึงไม่มีการเสียดสีหรือการสึกหรอ คอนเวอร์เตอร์ทั้งหมดถูกห่อหุ้มไว้ในท่อสเตนเลสสตีล และไม่ได้สัมผัสกับตัวกลางที่วัดได้ เซ็นเซอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและมีอายุการใช้งานยาวนาน

2. ความแม่นยำสูง: เนื่องจากเครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กทำงานโดยอาศัยพัลส์ท่อนำคลื่น การกระจัดจึงถูกกำหนดโดยการวัดจังหวะเวลาของพัลส์เริ่มต้นและสิ้นสุด ดังนั้นจึงมีความแม่นยำในการวัดสูง โดยมีความละเอียดดีกว่า 0.01%FS

3. ความปลอดภัยสูง: เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กมีประสิทธิภาพในการป้องกันการระเบิดสูง- ปลอดภัยโดยเนื้อแท้และป้องกันการระเบิด- ทำให้มั่นใจได้ถึงการใช้งานที่ปลอดภัย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจวัดวัตถุดิบเคมีและของเหลวไวไฟ โดยไม่จำเป็นต้องเปิดฝาถังในระหว่างการตรวจวัด และหลีกเลี่ยงความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับการตรวจวัดด้วยตนเอง

4. การติดตั้งและบำรุงรักษาที่สะดวก: โดยทั่วไปจะติดตั้งเกจวัดระดับสนามแม่เหล็กผ่านช่องเปิดท่อที่มีอยู่ที่ด้านบนของถังเก็บ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับถังเก็บใต้ดินและถังปฏิบัติการที่มีอยู่ การติดตั้งไม่ควรรบกวนการผลิตตามปกติ

5. ส่งเสริมระบบอัตโนมัติ: อุปกรณ์รองของมาตรวัดระดับสนามแม่เหล็กใช้สัญญาณเอาท์พุตมาตรฐาน อำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณคอมพิวเตอร์ ช่วยให้เชื่อมต่อเครือข่ายได้ง่ายและปรับปรุงระดับอัตโนมัติของระบบการวัดทั้งหมด

การใช้งานเครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็ก: เซ็นเซอร์ระดับสนามแม่เหล็กที่ใช้เทคโนโลยีชั้นสูง-ใช้สำหรับการวัดระดับในถังเก็บประเภทต่างๆ เกจวัดระดับประเภทนี้มีความแม่นยำสูง ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี และการติดตั้งที่สะดวก ทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการวัดระดับ เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและเคมี โดยค่อยๆ เข้ามาแทนที่เซ็นเซอร์แบบเดิมอื่นๆ และกลายเป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง-ในการวัดระดับ

การใช้งานทั่วไปและการติดตั้งเซ็นเซอร์ระดับสนามแม่เหล็ก:

การวัดระดับถังเก็บแนวนอน: มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ระดับสนามแม่เหล็กที่ด้านบน

สำหรับการควบคุมระดับของเหลวขั้นกลางในการผลิต: เซ็นเซอร์ระดับสนามแม่เหล็กจะติดตั้งไว้ด้านข้าง-ต่อ-

การใช้งานถังน้ำมันแนวตั้ง: มีการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็กที่ด้านบนโดยใช้สายเคเบิลแบบยืดหยุ่น

เครื่องส่งระดับสนามแม่เหล็กสามารถใช้ร่วมกับเกจวัดระดับลูกลอยแม่เหล็กได้

เครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็ก ถังเก็บยางมะตอย และการใช้งานและแผนการติดตั้งอื่นๆ

ข้อควรพิจารณาในการเลือกเครื่องส่งสัญญาณระดับสนามแม่เหล็ก:

1. มาตรวัดระดับควรเข้ากันได้กับ-สภาพแวดล้อมสื่อบนไซต์ ซึ่งรวมถึงอุณหภูมิโดยรอบ ความดัน การสั่นสะเทือน การกระแทก วัสดุโครงสร้าง และความเข้ากันได้ของตัวกลาง. 2. เมื่ออุณหภูมิสูงของตัวกลางที่วัดได้สูง (100-200 องศา ) ขอแนะนำให้ใช้โพรบลูกลอยภายนอกพร้อมการติดตั้งหน้าแปลนด้านข้าง

3. เกจวัดระดับสนามแม่เหล็กมีโซนตาบอดในการวัดที่ปลายด้านบนและล่างของแกนวัด ควรพิจารณาสิ่งนี้เมื่อเลือกช่วงการวัด

4. ขนาดลูกลอยแม่เหล็กสแตนเลสที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเกจวัดระดับคือ Ф45×Ф56×Ф15 ซึ่งต้องใช้การเชื่อมต่อหน้าแปลน DN50 หรือสูงกว่า สำหรับเกจวัดระดับแบบเกลียว ผู้ใช้จำเป็นต้องติดตั้งหน้าแปลนหรือฉากยึด