CN102435264A - 磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统，其中方法的特征是包括步骤：由脉冲处理模块产生一个电流脉冲，电流脉冲在波导丝里传播当遇到浮子里的磁铁时，产生一个扭转波，由单片机测取该扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及扭转波向下传播到波导丝末端并反射至脉冲处理模块的时间T2；由单片机利用探杆长度H与时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭转波的实时传播速度V；由单片机利用实时传播速度V、探杆长度H与时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。本发明具有能自动去除温度对波导丝和晶振的影响，向磁致伸缩液位传感器的控制系统实时传递较精确的液位信号，实现液位的精确测量。

Description

磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统

技术领域

本发明涉及一种磁致伸缩液位传感器，尤其是涉及一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统。

背景技术

随着科学技术的快速发展，高科技在越来越多的领域得到了应用，具有高技术含量的磁致伸缩液位传感器就是其中的一例，它利用材料的韦德曼效应、维拉里(Viuary)效应及超声效应的原理实现对液位的高精度测量。磁致伸缩液位传感器与其他种类的液位传感器相比具有高可靠性、高精度、安全性好、安装简单易维护等优点，特别是在石油化工等领域其优点更为突出，并且它还具有良好的防爆性能。

传感器是一种将被测物理量转换成易测物理量的设备，影响传感器精度的主要原因是物理量在转化过程中环境温度对材料性能的影响和材料本身的性能。上述磁致伸缩液位传感器通过把液位信号转化成时间量来完成液位测量的，主要由单片机、信号线、传感器头、脉冲处理模块、波导丝、波导管、液位浮子和浮子里的磁铁等组成，磁致伸缩液位传感器在测量过程中，由脉冲处理模块产生电流脉冲，电流脉冲在波导丝里传播当遇到浮子里的磁铁时，就会产生一个扭转波，扭转波以某个速度向上传播，到脉冲处理模块的时间为T，假定探杆长度为H，则液位高度h＝H-T*V。上述时间T为单片机实时测得的时间，V是扭转波在波导丝里传播的速度，为一设定固定值。

上述时间是最容易被高精度测量的，用普通单片机就能实现高精确的计时，它的最小分辨率理论上讲只与系统的计时精度有关。因为单片机系统是基于晶振的时钟下工作的，晶振在不同的温度下会发生一定的漂移，一般为50-100ppm，在一般的系统中可以忽略不计，但在这里则会在一定的程度上影响磁致伸缩液位传感器的精度。

此外，温度的变化还会影响扭转波在波导丝里的传播速度，在不同的温度下传播速度会发生细微的变化，一般为15ppm/℃。

由于上述诸多原因的存在，磁致伸缩液位传感器在实际应用中的测量精度与理论值相差很大，因此也就限制了该类传感器在一些要求精度高的场合下的应用。由此可见，有必要提供一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统。

发明内容

本发明的任务在于提供一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统，该磁致伸缩液位传感器的自校准方法及系统能够有效地克服由于环境温度变化对传感器测量精度的影响，把测量误差降到最低。

其技术解决方案是：

一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法，包括如下步骤：

a由磁致伸缩液位传感器的脉冲处理模块产生一个电流脉冲，电流脉冲在波导丝里传播当遇到浮子里的磁铁时，产生一个扭转波，由单片机测取该扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及上述扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理模块的时间T2；

b由单片机利用磁致伸缩液位传感器的探杆长度H与上述时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭转波的实时传播速度V；

c由单片机利用上述实时传播速度V、探杆长度H与时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。

上述步骤a中，时间T2包含上述扭转波向下传播到波导丝末端的时间T21与扭转波从波导丝末端反射向上传播至脉冲处理模块的时间T22。

一种磁致伸缩液位传感器的自校准系统，包括：

时间测取单元，用于测取一个扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及上述扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理模块的时间T2；

扭转波实时传播速度计算单元，用于利用磁致伸缩液位传感器的探杆长度H与上述时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得上述扭转波的实时传播速度；

当前液位高度计算单元，用于利用上述实时传播速度V、探杆长度H与上述时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。

本发明具有以下有益技术效果：

1.具有能自动去除温度对波导丝和晶振的影响，向磁致伸缩液位传感器的控制系统实时传递较精确的液位信号，实现液位的精确测量。

2.具有结构简单，易安装和维护。

3.没有增加机械结构，可靠性高。

4.出厂前校准简单，只需把探杆的实际长度作为常量存储在磁致伸缩液位传感器的控制系统(单片机)内即可。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为与本发明有关的一种磁致伸缩液位传感器的结构原理示意图。

图2为本发明的测量原理示意图。

具体实施方式

结合图1，磁致伸缩液位传感器主要由单片机、信号线1、传感器头2、脉冲处理模块3、波导丝4、波导管5、液位浮子6和浮子里的磁铁7等组成。

结合图2，一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法，包括如下步骤：

由磁致伸缩液位传感器的脉冲处理模块产生一个电流脉冲，电流脉冲在波导丝里传播当遇到浮子里的磁铁时，就会产生一个扭转波，由单片机测取该扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及测取上述扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理模块的时间T2。

由单片机利用磁致伸缩液位传感器的探杆长度H(常量)与上述时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭转波的实时传播速度V。

由单片机利用上述实时传播速度V、探杆长度H与上述时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。

上述方式中，时间T2可包含上述扭转波向下传播到波导丝末端的时间T21与扭转波从波导丝末端反射向上传播至脉冲处理模块的时间T22，上述时间T21、T22可分别测取，再将两者相加即可。当然上述过程也可以作为一个完整的时间对T2进行测取。

一种磁致伸缩液位传感器的自校准系统，包括：

时间测取单元，用于测取一个扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及上述扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理模块的时间T2。

扭转波实时传播速度计算单元，用于利用磁致伸缩液位传感器的探杆长度H与上述时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭转波的实时传播速度。

当前液位高度计算单元，用于利用上述实时传播速度V、探杆长度H与上述时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。

上述方式中未述及的技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员还可以作出这样或那样的容易变化方式，诸如等同方式，或明显变形方式。上述的变化方式均应在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种磁致伸缩液位传感器的自校准方法，其特征在于包括如下步骤：

a由磁致伸缩液位传感器的脉冲处理模块产生一个电流脉冲，电流脉冲在波导丝里传播当遇到浮子里的磁铁时，产生一个扭转波，由单片机测取该扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及上述扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理模块的时间T2；

b由单片机利用磁致伸缩液位传感器的探杆长度H与上述时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭转波的实时传播速度V；

c由单片机利用上述实时传播速度V、探杆长度H与时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。

2.根据权利要求1所述的磁致伸缩液位传感器的自校准方法，其特征在于所述步骤a中，时间T2包含上述扭转波向下传播到波导丝末端的时间T21与扭转波从波导丝末端反射向上传播至脉冲处理模块的时间T22。

3.一种磁致伸缩液位传感器的自校准系统，其特征在于包括：

时间测取单元，用于测取一个扭转波向上传播到脉冲处理模块的时间T1，以及上述扭转波向下传播到波导丝末端并反射向上传播至脉冲处理模块的时间T2；

扭转波实时传播速度计算单元，用于利用磁致伸缩液位传感器的探杆长度H与上述时间T1、T2，依据公式：V＝2H/(T1+T2)，得出上述扭转波的实时传播速度；

当前液位高度计算单元，用于利用上述实时传播速度V、探杆长度H与上述时间T1，依据公式：h＝H-V×T1，得出当前的液位高度h。

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