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料位传感器的工作原理及市场应用

2018-07-17 13:32:21  

料位传感器的工作原理以及在市场中的应用,料位传感器都适合哪些领域。

料位传感器结构如图1所示。

image.png

连接杆1由顺磁性或抗磁性材料组成,如铝管或铜管等;长度可根据料仓的高度来决定。铁芯2材料为铁磁质材料,在铁芯2上绕上一定匝数的线圈4;铁芯2、线圈4、支撑套3与两端的连接杆通过螺纹联接,组成上位自感传感器;中位自感传感器5与下位自然传感器6结构与上位自感传感器相同。

在连接杆1上可以依次固定许多个自感线圈,从而实现连续料位的数字报警检测。

自感传感器的基本原理是将电感的变化通过测量电路转换成电压或电流的变化,通过电压或电流的信号变化,采集到被测量的变化信号。

铁芯2与线圈4组成自感传感器,其局部结构示意图如图2。

image.png

当铁磁质粉尘未达到自感线圈处时,假设磁路中空气隙为&.线圈的电感可按下式计算:image.png

式中:W为线圈匝数;Rat,为磁路的总磁阻。

磁路中的总磁阻为:image.png

式中:l.为磁路各段导磁体的长度;u,为磁路各段导磁体的导磁系数;A,为磁路中各段导磁体的截面积,m2;4o为空气的导磁系数;A2为空气隙截面积。

由于本传感器中的空气隙。较大,(2)式中右边的第一项可略去,则为:image.png

将其代入(1)式中得电感值为:image.png

当铁磁质粉尘达到(并掩没)自感线圈时,假设磁路中空气隙为零,8为磁路中粉尘的长度。则有线圈中的电感为:image.png

式中:W2为线匝数;Rm,为磁路的点磁阻。

磁路中的磁阻为:

image.png

式中:l1为铁芯2的长度;μ1为铁芯2导磁系数;A1为铁芯2的截面积;6为铁磁粉尘的长度;μ2为铁磁粉尘的导磁系数;A2为粉尘的截面积。

磁力线走最短路径,磁力线在铁芯2的路线l1与粉尘路径。近似相等,即有:image.png

由于粉尘物料四面包围着铁芯2,所以,粉尘物料的截面积A2等于铁芯2的截面积A1,由此,整理(5)式右边并代入(4)式得:image.png将(3)式与(6)式相比得:image.png

铁芯2材料为磁铁,其,≥5000;粉尘材料其成份为铁金属氧化物,其内,≥300.所以(7)式右端远远小于1亦即:image.png由法拉第电磁感应定律知:image.png

当外电压不变,线圈内阻抗较小时,可以认为e变化较小,将(8)式代入上式得:image.png

即:当物料达到自感传感器处时,线圈电感L2远小于物料未达到自感传感时的电感L1,同时线圈中相应的自感电流image.png的变幅信号从而确定物料所到达的位置。

单线圈气隙式自感传感器线性度不好,在实际工程中是不能应用的;在这里,通过其自感电流或电压的变化幅度大这一特点采集其开关量,从而判断物料的位置;在一根连接杆上可以安装数个单线圈,来达到数字式报警料位的目的,性能稳定可靠。

料位传感器设计要针对控制对象的矛盾持殊性进行设计,不宜用一般性代替特殊性。针对钢铁厂粉尘的铁磁质性质,依据单线圈电磁信号的特点,对数个单线圈的信号进行开关量采集,用单片机或可编辑控制器进行控制,在应用中可实现连续料位检测,其结构简单、可靠;在实验中,发现在料位到达和未到达自感传感器时,其自感电流相差5倍之多。应用单片机控制单线圈在料位到达时断电.卸料后恢复通电,既去除铁芯磁性,又可避免单线圈发热.采用高性能漆包线,对自感线圈进行隔热处理,所以,线圈在100℃高温环境下仍能正常工作,因而该传感器可正常工作于环境较恶劣的工况。

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