Apa itu Pemancar Tingkat Magnetostriktif?

Pemancar level magnetostriktif adalah jenis sensor level. Secara internal, ia menggunakan prinsip magnetostriktif dan menggabungkannya dengan teknologi elektronik modern untuk mengukur waktu antara gelombang pulsa, sehingga mencapai pengukuran tingkat yang akurat. Pengukur level magnetostriktif beroperasi menggunakan pulsa pandu gelombang. Selama pengoperasian, perpindahan terukur ditentukan dengan mengukur waktu antara pulsa awal dan akhir, sehingga menghasilkan akurasi pengukuran yang tinggi.

Pemancar level yang menggunakan prinsip pengukuran magnetostriktif resolusi tinggi digunakan untuk pengukuran level cairan secara terus-menerus. Prinsipnya didasarkan pada posisi benda levitasi magnetik yang ditentukan oleh prinsip magnetostriktif. Pemancar level ini dipasang secara eksternal untuk melewati indikator level.

Proses pengukuran dipicu oleh pulsa arus. Arus ini menghasilkan medan magnet melingkar pada konduktor yang terbuat dari bahan magnetostriktif, yang direntangkan di dalam tabung sensor. Pada titik yang diukur (ketinggian cairan), pelampung berbentuk silinder dengan magnet permanen berfungsi sebagai sensor posisi, garis medan magnetnya tegak lurus terhadap medan magnet yang berdenyut. Medan magnet pelampung menyebabkan gaya pada konduktor. Superposisi kedua medan magnet ini menginduksi gelombang mekanik pada konduktor. Di ujung rumah sensor, pickup keramik piezoelektrik mengubah gelombang mekanis ini menjadi sinyal listrik. Penundaan propagasi yang diukur menentukan titik awal gelombang puntir mekanis, sehingga menentukan posisi pelampung dan mencapai pengukuran-presisi tinggi.

Desain Sirkuit Pengukur Level Magnetostriktif

Sirkuit Pembangkitan Pulsa

Dalam sistem pengukur level magnetostriktif ini, sirkuit penghasil pulsa bertindak sebagai pemancar sinyalnya, yang secara khusus bertanggung jawab mengirimkan perintah tindakan penting-pulsa arus. Perintah ini memainkan peran penting dalam pengukuran ketinggian level cairan secara akurat oleh sensor.

Anggota inti pemancar sinyal ini adalah FPGA, yang bertindak seperti kepala stasiun. FPGA memiliki alat manajemen waktu dan sistem perencanaan tugas yang sangat tepat.

Selama pengoperasian, FPGA, berdasarkan-persyaratan yang telah ditentukan sebelumnya, secara tepat menghasilkan sinyal pulsa dengan lebar dan frekuensi tertentu menggunakan alat manajemen waktu dan sistem perencanaan tugas. Hal ini mirip dengan menginstruksikan manajer stasiun untuk memancarkan gelombang sinyal dengan durasi tertentu secara berkala. Misalnya, kita dapat mengaturnya agar memancarkan sinyal pulsa yang berlangsung 0,1 detik setiap detik.

Namun, sinyal pulsa yang baru dihasilkan relatif lemah dan tidak dapat berjalan mulus sepanjang kabel pandu gelombang ke lokasi yang diinginkan. Di sinilah anggota penting lain dari stasiun pemancar sinyal berperan-penguat daya. Penguat daya bertindak seperti pembangkit tenaga sinyal, tugasnya adalah memperkuat sinyal pulsa lemah yang dihasilkan oleh FPGA. Setelah amplifikasi, sinyal pulsa yang awalnya lemah menjadi cukup kuat untuk menyebar dengan cepat dan stabil di sepanjang kabel pandu gelombang, memberikan dukungan kuat untuk pengukuran level cairan selanjutnya.

Sirkuit Deteksi Dalam tim detektif kecil yang cerdas ini-pengukur level magnetostriktif-rangkaian deteksi bertindak seperti pemburu sinyal, tugasnya adalah menangkap sinyal lemah yang dikirimkan dari kabel pandu gelombang. Sinyal-sinyal ini merupakan petunjuk penting untuk mengukur ketinggian cairan.

Ketika kawat pandu gelombang terkena medan magnet dan menghasilkan pulsa gelombang puntir, ia memancarkan sinyal yang sangat lemah. Sinyal-sinyal ini seperti bisikan jarak jauh, biasanya intensitasnya hanya milivolt atau bahkan mikrovolt. Selain itu, terdapat banyak gangguan kebisingan di sekitar, seperti interferensi elektromagnetik dari peralatan pengoperasian, yang bertindak seperti kebisingan latar belakang dan dengan mudah meredam sinyal yang berguna. Oleh karena itu, sirkuit akuisisi dan deteksi sinyal harus sensitif dan-tahan terhadap interferensi.

Alat canggih pertama dalam sirkuit deteksi adalah-penguat operasional (LNA) dengan noise rendah. Ketika sinyal lemah tiba, LNA dengan hati-hati memperkuatnya, membuatnya lebih jelas untuk diproses selanjutnya.

Namun, sinyal yang diperkuat masih mengandung banyak noise yang tidak diinginkan. Di sinilah filter bandpass berperan; itu bertindak seperti filter sinyal pintar. Filter bandpass hanya memungkinkan sinyal dengan frekuensi mendekati frekuensi pulsa gelombang torsi untuk melewatinya, menghalangi sinyal noise dari frekuensi lain. Setelah amplifikasi oleh LNA dan penyaringan oleh filter bandpass, sinyal yang tersisa adalah sinyal bersih yang kita perlukan. Sinyal ini dikirim ke tahap berikutnya, di mana "otak" sensor menganalisis lebih lanjut dan memprosesnya untuk menghitung ketinggian level cairan secara akurat.

Rangkaian Pemrosesan Sinyal

Dalam tim pengukur level magnetostriktif, detektif kecil yang cerdas ini, sirkuit pemrosesan sinyal bertindak seperti ahli analisis petunjuk. Tugasnya adalah menganalisis secara mendalam dan memproses petunjuk sinyal yang dikirimkan dari sirkuit deteksi, yang pada akhirnya menentukan ketinggian level cairan secara akurat.

Sinyal dari rangkaian pendeteksi merupakan sinyal analog, seperti petunjuk yang direkam dengan kode kuno khusus, yang tidak mudah dipahami secara langsung oleh komputer dan otak sensor. Di sinilah peran konverter A/D. Ia bertindak seperti penerjemah kode, yang secara khusus bertanggung jawab untuk menerjemahkan kode sinyal analog kuno ini ke dalam bahasa sinyal digital modern yang dapat dipahami oleh komputer dan otak.

Sinyal digital yang diterjemahkan seperti tumpukan petunjuk yang campur aduk, memerlukan penyortiran lebih lanjut. Di sinilah FPGA, sang ahli analisis, memulai pekerjaannya. FPGA pertama-tama melakukan penyaringan digital pada sinyal-sinyal digital ini, seperti menggunakan saringan untuk menghilangkan kotoran yang tersisa, sehingga membuat sinyal menjadi lebih murni.

Selanjutnya, FPGA perlu menemukan informasi penting dalam sinyal-waktu tibanya gelombang torsional-seperti menemukan titik waktu paling penting di antara tumpukan petunjuk. FPGA, melalui deteksi puncak dan operasi lainnya, pada dasarnya melakukan pemeriksaan sinyal-, secara akurat menunjukkan dengan tepat momen ketika sinyal gelombang puntir mencapai titik terkuatnya-waktu tibanya gelombang puntir.

Terakhir, FPGA, sang ahli analisis, juga bertindak sebagai ahli matematika. Berdasarkan kondisi yang diketahui-waktu transmisi pulsa saat ini, kecepatan rambat gelombang puntir pada kabel pandu gelombang, dan panjang kabel pandu gelombang-menggunakan algoritme matematika khusus untuk menghitung posisi pelampung pada kabel pandu gelombang. Karena posisi pelampung sesuai dengan ketinggian cairan, ketinggian cairan dalam wadah dapat ditentukan secara akurat.

Sirkuit Komunikasi Dalam keluarga detektif cerdas dalam pengukur tingkat magnetostriktif, sirkuit komunikasi bertindak sebagai pembawa pesan informasi yang sibuk. Tugasnya adalah menyampaikan informasi ketinggian cairan yang diukur oleh sensor dengan cepat dan akurat ke tempat yang memerlukan informasi tersebut.

Kurir informasi ini fasih dalam berbagai bahasa, seperti RS485 dan bus CAN, seperti berbicara dalam berbagai bahasa. Ia dapat memilih bahasa yang sesuai untuk mengirimkan informasi berdasarkan alamat pengiriman dan persyaratan pengiriman yang berbeda.

Linearitas

Linearitas adalah indikator akurasi yang penting dalam mengukur ketinggian cairan. Idealnya, pengukur tingkat magnetostriktif harus mengukur ketinggian air pada ketinggian yang berbeda. Untuk setiap kenaikan ketinggian cairan sebesar 1 cm, sinyal keluaran harus berubah secara seragam. Misalnya, peningkatan nilai sebesar 1 unit sama dengan peningkatan sinyal sebesar 2 cm. Dalam keadaan ideal ini, level cairan dan sinyal keluaran memiliki hubungan linier sempurna – inilah yang kita sebut linearitas. Namun pada kenyataannya, bahkan detektor cerdas pun bisa membuat kesalahan. Bahkan dengan perubahan level cairan yang seragam, perubahan sinyal keluaran mungkin berbeda dari keadaan ideal. Perbedaan ini disebut kesalahan nonlinier.

Jika kesalahan maksimum selama proses pengukuran tidak melebihi 1 cm, yang berarti kesalahan nonlinier kurang dari ±0,1%, maka pengukur tingkat magnetostriktif memiliki linearitas yang sangat baik. Dalam aplikasi praktis, seperti tangki penyimpanan cairan besar di pabrik, linearitas yang baik sangat penting untuk menentukan level cairan sebenarnya secara akurat, memastikan keselamatan produksi, dan pengoperasian normal.

Kepekaan

Sensitivitas pengukur level magnetostriktif mencerminkan kemampuannya untuk mendeteksi perubahan level cairan. Bayangkan sebuah wadah berisi cairan. Ketika level cairan berubah, pengukur level magnetostriktif akan mengeluarkan sinyal yang sesuai. Pengukur level yang sangat sensitif dapat bereaksi dengan cepat terhadap sedikit peningkatan atau penurunan level cairan, sehingga menghasilkan perubahan nyata pada sinyal keluaran.

Dalam kehidupan praktis dan pekerjaan, pengukur tingkat magnetostriktif yang sangat sensitif sangat berguna. Misalnya, dalam produksi bahan kimia presisi, persyaratan tingkat cairan di banyak bejana reaksi kimia sangat ketat; bahkan sedikit perubahan pada level cairan dapat mempengaruhi kualitas produk. Dalam hal ini, pengukur level magnetostriktif dengan sensitivitas sangat tinggi diperlukan untuk mendeteksi perubahan kecil pada level cairan dengan cepat.

Pengulangan

Pengulangan pengukur tingkat magnetostriktif adalah ujian keandalannya. Diberikan tugas untuk mengukur ketinggian cairan pada ketinggian tetap dalam tangki penyimpanan, jika alat ukur tersebut dapat diandalkan, maka berapa pun jumlah pengukuran yang dilakukan, selama ketinggian cairan tidak benar-benar berubah, hasil pengukurannya harus kira-kira sama. Ini adalah pengulangan yang bagus.

Dalam aplikasi praktis, pengukur tingkat magnetostriktif dengan kemampuan pengulangan yang baik sangatlah penting. Misalnya, di lini produksi makanan dan minuman, kontrol yang tepat terhadap tingkat bahan baku di tangki penyimpanan diperlukan untuk memastikan penggunaan bahan yang konsisten untuk setiap batch produk. Jika sensor memiliki kemampuan pengulangan yang buruk, pengukuran level yang tidak konsisten, seperti level tinggi atau rendah, akan menyebabkan penggunaan bahan baku tidak stabil. Pengukur level dengan kemampuan pengulangan yang sangat baik dapat memberikan hasil yang stabil dan andal setiap kali mengukur level yang sama.

Pemancar tingkat magnetostriktif tersedia dalam tiga jenis: probe lunak, probe keras, dan isolasi pelampung eksternal. Badan pemancar terdiri dari dua bagian utama: bagian elektronik dan bagian penginderaan. Keuntungan dari pemancar tingkat magnetostriktif adalah:

1. Keandalan Tinggi: Karena pemancar tingkat magnetostriktif menggunakan prinsip pandu gelombang, tidak ada bagian mekanis yang bergerak. Oleh karena itu, tidak ada gesekan atau keausan. Seluruh konverter dikemas dalam tabung baja tahan karat dan tidak bersentuhan dengan media yang diukur. Sensor beroperasi dengan andal dan memiliki masa pakai yang lama.

2. Presisi Tinggi: Karena pemancar tingkat magnetostriktif beroperasi berdasarkan pulsa pandu gelombang, perpindahan ditentukan dengan mengukur waktu pulsa awal dan akhir. Oleh karena itu, ia menawarkan akurasi pengukuran yang tinggi, dengan resolusi yang lebih baik dari 0,01%FS.

3. Keamanan Tinggi: Pengukur tingkat magnetostriktif memiliki kinerja-tahan ledakan yang tinggi. Bahan-bahan tersebut pada dasarnya aman dan-tahan ledakan, sehingga memastikan penggunaan yang aman. Alat ini sangat cocok untuk mengukur bahan mentah kimia dan cairan yang mudah terbakar, menghilangkan kebutuhan untuk membuka tutup tangki selama pengukuran dan menghindari risiko keselamatan yang terkait dengan pengukuran manual.

4. Pemasangan dan Perawatan yang Nyaman: Pengukur level magnetostriktif umumnya dipasang melalui bukaan pipa yang ada di bagian atas tangki penyimpanan. Tangki ini sangat cocok untuk tangki penyimpanan bawah tanah dan tangki operasional yang sudah ada. Pemasangan tidak boleh mengganggu produksi normal.

5. Mempromosikan Otomatisasi Sistem: Instrumen sekunder pengukur level magnetostriktif menggunakan sinyal keluaran standar, memfasilitasi pemrosesan sinyal komputer. Hal ini memungkinkan jaringan yang mudah dan meningkatkan tingkat otomatisasi seluruh sistem pengukuran.

Penerapan Pemancar Level Magnetostriktif: Sensor level magnetostriktif berteknologi tinggi digunakan untuk pengukuran level di berbagai jenis tangki penyimpanan. Jenis pengukur level ini memiliki akurasi tinggi, kemampuan beradaptasi lingkungan yang kuat, dan pemasangan yang mudah, sehingga banyak digunakan di bidang pengukuran level seperti industri perminyakan dan kimia. Secara bertahap menggantikan sensor tradisional lainnya, menjadi-produk berkualitas tinggi dalam pengukuran level.

Aplikasi umum dan pemasangan sensor level magnetostriktif:

Mengukur level tangki penyimpanan horizontal: Sensor level magnetostriktif dipasang di bagian atas.

Untuk kontrol level cairan menengah dalam produksi: Sensor level magnetostriktif dipasang-demi-bersisian.

Aplikasi tangki minyak vertikal: Pemancar tingkat magnetostriktif dipasang di bagian atas menggunakan kabel fleksibel.

Pemancar tingkat magnetostriktif juga dapat digunakan bersama dengan pengukur tingkat pelampung magnetik.

Pemancar tingkat magnetostriktif, tangki penyimpanan aspal, dan aplikasi serta skema pemasangan lainnya.

Pertimbangan pemilihan pemancar tingkat magnetostriktif:

1. Pengukur ketinggian harus kompatibel dengan-lingkungan media di lokasi. Hal ini mencakup suhu sekitar, tekanan, getaran, guncangan, bahan struktural, dan kompatibilitas media. 2. Jika suhu media yang diukur tinggi (100-200 derajat ), disarankan untuk menggunakan probe pelampung eksternal dengan pemasangan flensa samping.

3. Pengukur tingkat magnetostriktif memiliki zona buta pengukuran di ujung atas dan bawah batang pengukur; ini harus dipertimbangkan ketika memilih rentang pengukuran.

4. Ukuran pelampung magnetik baja tahan karat yang umum digunakan untuk pengukur level adalah Ф45×Ф56×Ф15, memerlukan sambungan flensa DN50 atau lebih tinggi. Untuk pengukur level berulir, pengguna perlu memasang flensa atau braket.