无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法与流程

1.本发明涉及传感器技术领域，具体为无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法。


背景技术：

2.磁致伸缩传感器是用来测量被检测产品的实际位移值的，凭借着其自身的高稳定性、高精度、输出形式丰富等优良特点，在众多测控领域得到了广泛的应用，具体广泛的应用在石油、化工、水利、制药、食品、饮料等行业的各种液罐的液位计量和控制，航天加油系统、汽车加油系统、柴油加油系统及各种液压罐、水文监测、水处理等。
3.磁致伸缩物位传感器的测量原理，是由测量主板发射探寻信号，探寻信号到达测量磁钢后检测接收信号，接收信号的传播时间乘以磁致伸缩扭转波在波导丝中的传播速度，得到物位值。由于测量原理的限制，现有的磁致伸缩物位传感器在测量时具有一定的缺陷，具体表现为：
4.一般的磁致伸缩物位传感器接收信号是利用线圈来接收，而在发送探寻信号时，线圈同样会接收到探寻信号的干扰波形，且由于探寻信号幅度很大，线圈接收到的干扰波形幅值也很大，会由线圈电感的原因造成震荡，从而在这个信号的震荡周期内，微弱的接收信号不能被识别，造成接收盲区，现有技术中对于消除盲区的做法是加长传感器来抵消盲区段，会造成物料的浪费和成本的上涨。
5.本发明在现有磁致伸缩物位传感器的基础上，提出一种新的测算方法，用以克服原测量方法会造成接收盲区的缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法，包括以下步骤：
8.s1.得到机械形变发生在波导丝末端至测量主板的时间常量t1；
9.s2.在磁致伸缩物位传感器的盲区内发射探寻信号；
10.s3.读取盲区内的回波信号时间值t2；
11.s4.计算得到盲区内的接收信号时间值t3；
12.s5.计算得到盲区内的物位值h1。
13.优选的，所述步骤s1包括：
14.a.在磁致伸缩物位传感器的盲区外发射探寻信号；
15.b.读取初始接收信号时间值ta和初始回波信号时间值tb；
16.c.计算得到时间常量t1。
17.优选的，所述时间常量t1符合公式：
18.t1＝(ta tb)/2(1)。优选的，所述s4中盲区内的接收信号时间值t3符合公式：
19.t3＝(t1*2)-t2(2)。优选的，所述步骤s5中盲区内的物位值h1符合公式：
20.h1＝t3*v(3)，
21.其中，v是机械形变在波导丝中的传播速度，为常量。
22.优选的，所述磁致伸缩物位传感器的盲区为测量主板至波导丝中部的一段距离d1，距离d1满足d1＜0.15m。
23.优选的，所述的无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法，还包括：s0.得到磁致伸缩物位传感器的盲区距离d1'。
24.优选的，所述s0为：发射若干探寻信号，分别对不同距离处的物体进行物位值的测量，分别检测是否探测到接收信号，盲区距离d1'为探测到接收信号的物体至测量主板之间的最短距离。
25.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明公开的一种无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法，在测量盲区内的物位值时，先得到机械形变发生在波导丝末端至测量主板的时间常量，由时间常量和回波信号时间值计算得到接收信号时间值，最终由接收信号时间值乘以机械形变的传播速度，得到盲区内的物位值，使得磁致伸缩物位传感器不存在盲区，即无需对传统的磁致伸缩物位传感器做出任何改变，就可以实现无盲区的测量，也不需要通过加长传感器来抵消盲区处的测量，可保持物料的使用和成本控制。
附图说明
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
27.图1是本发明实施例中磁致伸缩物位传感器的结构示意图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1～5：如图1，选取一只磁致伸缩物位传感器，作为实施例1的传感器，将磁致伸缩物位传感器置于具有刻度的透明圆筒中，并于圆筒中充入液体，控制圆筒中液体的液面距离测量主板的距离分别为0.01米、0.05米、0.10米、0.20米、0.50米、1.00米、1.50米、2.00米、2.50米、3.00米时，利用磁致伸缩物位传感器针对不同的液面发射探寻信号，查看测量主板是否接收到接收信号，即传感器是否可以测量测到物位值；
30.再选取四只磁致伸缩物位传感器，作为实施例2～5的传感器，利用同样的方法分别查看传感器是否可以测量测到物位值，并统计得到表1：
31.表1
[0032][0033]
由表1可以看出，实施例1～5中，液体液位为0.01～0.10米之间时，传感器均无法测量得到检测距离，即无法得知物位值，且液体液位为0.2米时，实施例1和实施例4中也无法得知物位值，说明现有的磁致伸缩物位传感器存在测量盲区，即当液体的液面位于盲区内时，磁致伸缩物位传感器无法测量液面的距离；且由表1可以粗略得知实施例2、实施例3、实施例5的磁致伸缩传感器的盲区距离为0.1米，实施例实施例1、实施例4的磁致伸缩传感器的盲区距离为0.2米，当液位距离大于0.5米时，实施例1～5均可测得物位值，且误差范围在
±
0.002米内；
[0034]
此外，本技术还做了大量的检测试验，总结出对于大多数的磁致伸缩物位传感器，其待测液面至测量主板之间的距离大于0.15m时，可以检测出物位值，因此，优选的，磁致伸缩物位传感器的盲区距离为0.15m。
[0035]
在此基础下，为了得到实施例1～5中磁致伸缩物位传感器在盲区内的物位值，提出一种消除盲区的测算方法；
[0036]
首先需要得到机械形变发生在波导丝末端至测量主板的时间常量t1；
[0037]
具体的，磁致伸缩物位传感器工作时测量磁钢沿波导丝移动，测量磁钢周围形成磁场，测量主板定时发出电流脉冲，称探寻信号，该脉冲使波导丝产生一个脉冲磁场，两磁场相遇瞬间产生一个脉冲扭力，作用于波导丝上，造成波导丝产生机械形变，该机械形变沿波导丝的两个方向以声速传播，往测量主板方向传播的机械形变，在传播到测量主板位置被接收，此时测量主板接收到的信号称为接收信号，往测量主板相反方向传播的机械形变，到达波导丝末端后会反射回来继续沿波导丝传播，一直到测量主板位置，该机械形变被测量主板所接收，称为回波信号；
[0038]
控制实施例1～5中的磁致伸缩物位传感器在各自的盲区外发射探寻信号，读取接收信号的传播时间ta和回波信号的传播时间tb，由于接收信号的传播速度和回波信号的传播速度均为声速，因此机械波由波导丝末端传播至测量主板的时间常量t1可表示为：
[0039]
t1＝(ta tb)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)；
[0040]
接着控制1～5中的磁致伸缩物位传感器在各自的盲区内发射探寻信号，读取读取盲区内回波信号的传播时间t2，则盲区内的接收信号的传播时间t3可表示为：
[0041]
t3＝(t1*2)-t2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；
[0042]
然后利用磁致伸缩物位传感器的计算原理得到盲区内的物位值，即盲区内的物位值h1表示为：
[0043]
h1＝t3*v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)，
[0044]
其中，v是机械形变在波导丝中的传播速度，为声速。
[0045]
将式(1)、式(2)代入式(3)中，可得到：
[0046]
h1＝(ta tb-t2)*v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。
[0047]
在式(4)的基础上，使实施例1中磁致伸缩物位传感器工作，对液面距测量主板为0.5米处的液体发射探寻信号，并读取初始接收信号时间值ta和初始回波信号时间值tb，接着分别对液面距测量主板为0.01米、0.05米、0.1米、0.2米处的液体发射探寻信号，读取得到一组回波信号的传播时间t2，将初始接收信号时间值ta、初始回波信号时间值tb和每个回波信号的传播时间t2代入式(4)中，得到一组盲区内的物位值h1；
[0048]
利用同样的方法，使实施例2～5中磁致伸缩物位传感器工作，得到四组物位值h1(即检测距离)，并统计得到表2：
[0049]
表2
[0050] 实际距离(m)0.010.050.10.2实施例1检测距离(m)0.0100.0490.1000.200实施例2检测距离(m)0.0100.0500.1000.199实施例3检测距离(m)0.0090.0490.1010.199实施例4检测距离(m)0.0100.0500.0990.201实施例5检测距离(m)0.0100.0510.0990.200
[0051]
由表2可以明确的得知，利用本发明提供的一种无盲区磁致伸缩物位传感器的测算方法，可以简单、明确的的测算得到实施例1～5中磁致伸缩物位传感器在盲区内的物位值，且检测距离与实际距离之间的误差为
±
0.002米，说明本测算方法无需对传统的磁致伸缩物位传感器做出任何改变，就可以实现无盲区的测量，具备实用性。
[0052]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0053]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。