專利名稱：磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)的制作方法
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)對液位的高精度測量。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物理量轉(zhuǎn)換成易測物理量的設(shè)備，影響傳感器精度的主要原因是物理量在轉(zhuǎn)化過程中環(huán)境溫度對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把液位信號轉(zhuǎn)化成時(shí)間量來完成液位測量的，主要由單片機(jī)、信號線、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量過程中，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/°C。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)境溫度變化對傳感器測量精度的影響，把測量誤差降到最低。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)測取該扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間Tl，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度H與上述時(shí)間Tl、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、探桿長度H與時(shí)間Tl，依據(jù)公式h = H-VXTl，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)間測取單元，用于測取一個(gè)扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間Tl，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、探桿長度H與上述時(shí)間 Tl，依 據(jù)公式h = H-VXT1，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，實(shí)現(xiàn)液位的精確測量。2.具有結(jié)構(gòu)簡單，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)簡單，只需把探桿的實(shí)際長度作為常量存儲在磁致伸縮液位傳感器的控制系統(tǒng)(單片機(jī))內(nèi)即可。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖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)明的測量原理示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1，磁致伸縮液位傳感器主要由單片機(jī)、信號線1、傳感器頭2、脈沖處理模塊3、波導(dǎo)絲4、波導(dǎo)管5、液位浮子6和浮子里的磁鐵7等組成。結(jié)合圖2，一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法，包括如下步驟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)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波，由單片機(jī)測取該扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間Tl，以及測取上述扭轉(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。由單片機(jī)利用磁致伸縮液位傳感器的探桿長度H(常量)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。由單片機(jī)利用上述實(shí)時(shí)傳播速度V、探桿長度H與上述時(shí)間Tl，依據(jù)公式h =H-VXTl，得出當(dāng)前的液位高度h。上述方式中，時(shí)間T2可包含上述扭轉(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，上述時(shí)間T21、T22可分別測取， 再將兩者相加即可。當(dāng)然上述過程也可以作為一個(gè)完整的時(shí)間對Τ2進(jìn)行測取。一種磁致 伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括時(shí)間測取單元，用于測取一個(gè)扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間Tl，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Τ2。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度H與上述時(shí)間Τ1、Τ2，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。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、探桿長度H與上述時(shí)間 Tl，依據(jù)公式h = H-VXT1，得出當(dāng)前的液位高度h。上述方式中未述及的技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出這樣或那樣的容易變化方式，諸如等同方式，或明顯變形方式。上述的變化方式均應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法，其特征在于包括如下步驟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)測取該扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間Tl，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度H與上述時(shí)間Tl、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、探桿長度H與時(shí)間Tl，依據(jù)公式h = H-VXT1， 得出當(dāng)前的液位高度h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟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。
3.—種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于包括時(shí)間測取單元，用于測取一個(gè)扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間Tl，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度H與上述時(shí)間Tl、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；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、探桿長度H與上述時(shí)間Tl，依據(jù)公式h = H-VXT1，得出當(dāng)前的液位高度h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁致伸縮液位傳感器的自校準(zhǔn)方法及系統(tǒng)，其中方法的特征是包括步驟由脈沖處理模塊產(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)測取該扭轉(zhuǎn)波向上傳播到脈沖處理模塊的時(shí)間T1，以及扭轉(zhuǎn)波向下傳播到波導(dǎo)絲末端并反射至脈沖處理模塊的時(shí)間T2；由單片機(jī)利用探桿長度H與時(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；由單片機(jī)利用實(shí)時(shí)傳播速度V、探桿長度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。本發(fā)明具有能自動(dòng)去除溫度對波導(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，實(shí)現(xiàn)液位的精確測量。
文檔編號G01F23/72GK102435264SQ201110300418
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉錫珍 申請人:青島貴和科技有限公司