油罐计量技术的革命-超高精度磁致伸缩液位仪
作者：赵辉





       液位测量技术在油气储运测最技术中是最基本的，目前主要包括压力式、差压式、浮子钢带式、电容式、阻抗式、电位差式、机械式等各种测量方法，至今在各个领域仍在广泛使用。这些经典的测量方法共同之处是把液位转换为成比例的电信号，这就难以获得很高的精度。

众所周之，现在可以获得高精度的物理量是时间，磁致伸缩液位仪就是把液位测鱼转换成时间测量的超高精度液位测呈仪表。

1、磁致伸缩材料及应用

       早在20世纪40年代，磁致伸缩材料就已经诞生了（如铁、铢或铁系非晶形金属等），这种材料在磁场中被磁化时，会沿磁化方向发生微量伸长和缩短，这一现象叫磁致伸缩现象。这一现象的产生是由于铁磁或亚铁磁材料在居里点以下发生自发磁化，形成磁畴。在每个磁畴内，晶格都沿磁化强度方向发生形变，当施加外磁场时，磁体内部随机取向的磁畴发生旋转，使各磁畴的磁化方向与外加磁场方向趋于一致，物体对外显示的宏观效应即沿外磁场方向伸长或缩短。

       其材料变形的大小用磁致伸缩系数入来度量。20世纪80年代少数先进工业国家如美国和德国，利用磁致伸缩原理开发出了绝对位移传感器。美国MTS公司首先将磁致伸缩原理应用到油罐液位测量技术上 90年代已有国内用户用到MTS公司的磁致伸缩液位仪。

2、磁致伸缩液位仪的工作原理

       磁致伸缩液位仪的丁作原理是利用磁效应和超声效应两者相结合来达到测量目的。磁效应是基于磁致伸缩原理的维德曼(Wiedemann)效应和维拉里(Viuary)效应，制作过程如下：脉冲发生产生的电脉冲沿磁致伸缩波导丝传递，根据电磁场理论，电脉冲同时伴随一个环形磁场以光速向前传递己节该环形磁场遇到浮子中永久磁铁的纵向磁场时，将形成一个螺旋形磁场，根据磁致伸缩原理它将引起磁致伸缩材料制成的波导丝的扭转，即维德曼(Wiedemann)效应，从而产生超声扭转波该扭转波返回到传感线圈（变换器）时转换成横向应力，根据维拉里(Viuary)效应现象，通过传感线圈的磁通发牛变化从而在传感线罔两端产牛感应电压，这样可以通过精确测旦发射脉冲和返回扭转波的时间差T来确定浮子的精确位置。

3、磁致伸缩液位仪的技术特点与应用

(1)高精度

       由于磁致伸缩液位仪是通过测量发射脉冲和返回脉冲的时间差来确定被测位移量，因此测量精度极高。其非线性小千0.05%FS;重复性小于0.001%FS;分辨率小于0.002%FS,如此高的测虽精度在当今液位测量仪表中是独－尤二的，而其它类型的传感器很难达到此精度。嬮

(2)多参数测量

       磁致伸缩液位仪另一大特点是集测量液面、界面、温度等参数千一身，因为磁致伸缩液位仪中的电子部件可以探测到由同一发射脉冲所产生的连续磁波，所以在同－传感杆十可配装两个甚至多个磁浮子，只要保证浮子重昼与介质比重相对应，则可同时测得液面和界面，真正实现多参数测址。

若将多个温度传感器埋入磁致伸缩液位仪的传感杆内，则在可测量液位的同时还能得到介质的平均温度值。

（3）安全性高

       磁致伸缩液位仪的防爆等级一般有隔爆型和本安型两种，适合工作在各种易燃、易爆、高温、商压等危险场所，测昼时尤需人T开启罐盖，避免了人工测量带来的不安全隐患。

（4）可靠性高

       由于磁致伸缩液位仪的整个变送器密封在不锈钢管内，其传感器元件和被测介质非接触，所以虽然测量过程是不断重复的，也不会对传感器造成仔何座损，因此它工作可靠性高、寿命长，适合各种恶劣环境。

(5)安装、维护简便

      由于磁致伸缩液位仪采用法兰连接力式，故安装极其简便，而且无需定期维护或重新标定，给使用者带来极大的方便。

(6)便于自动化管理

       磁致伸缩液位仪一般输出信号接门采用4-20mA标准电流信号或RS-485数字信号接口，可直接接人DCS系统或其它计算机管理系统便千微机对信号进行处理。

(7)其它

      另外磁致伸缩液位仪不仅限于直线测县，还可以测量具有曲率的位移，由千它是以时间为参数的测虽方法可以更好地与计算机配合，也容易使长距离传输成为可能。

4、结束语

       以往利用磁致伸缩原理开发的测量仪表大部分限于微小位移或短距离的位移传感器，目前应用到长距离、大位移的直线测量系统还不是很多，虽然同外一些公司有这方面的产品，但因其价格昂贵，用户无法大批量地使用。

       

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