磁致伸缩液位传感变送器研究

摘要

随着科技的发展，社会的进步，在工业生产中越来越多的利用自动化的设备来代替人力劳动，在自动化的设备中传感器的作用尤为重要。随着以石油为代表的油液资源的价格不断攀升，对于大型储油罐油液液位进行高精度的测量以避免不必要的浪费而造成经济损失越来越受到社会的关注。
　　目前用于化工行业、储油罐测量中的液位传感器种类很多，但是大多数传感器都存在着精度低及稳定性差等缺点。由于用于液位测量的磁致伸缩传感器具有量程大、稳定性好、精度高等优点，因此其在油液储存装置的液位测量中越来越受到重视。
　　在本课题中首先通过对各种传统的液位传感器比较分析，总结了它们的优缺点，通过对它们的优缺点的比较得出了磁致伸缩液位传感器在液位测量上具有很大的优势。
　　其次本文主要进行了磁致伸缩液位传感器机械结构的设计、硬件电路设计、液位测量软件程序设计。在机械结构设计中进行了扭转波换能器的设计，通过比较单线圈结构与双线圈结构的优缺点，确定了双线圈的扭转波换能器结构。此外还进行了阻尼器的设计，以使得导波丝端面的反射波被充分吸收，消除反射波对正常回波的影响。另外，对可移动浮子结构进行了改进。在硬件电路设计中主要进行了脉冲电流激励电路设计、回波拾取、放大、整形电路设计、高精度计时电路设计、变送器信号变送电路设计和系统电源设计等。
　　最后研制了试验样机，测试所设计的磁致伸缩液位传感变送器的各项性能，对传感器的精度、稳定性、线性度、回程误差、灵敏度进行了检验。测试结果表明各项性能指标均达到预期要求。

目录

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第一章 绪 论

1.1 常用液位传感器概述

1.2 课题研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本课题的主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 磁致伸缩材料及磁致伸缩液位传感器测量原理

2.1 磁致伸缩材料的特性

2.2 磁致伸缩特性产生机制

2.3 磁致伸缩材料的选用

2.4 磁致伸缩液位传感器测量原理

2.5 本章小结

第三章 磁致伸缩液位传感器机械结构设计

3.1 磁致伸缩波导丝设计

3.2 扭转波换能器结构设计

3.3 阻尼器设计

3.4 可移动浮子结构设计

3.5 本章小结

第四章 硬件电路设计

4.1 模拟电路设计

4.2 激励脉冲脉宽及幅值优化

4.3 数字电路设计

4.4 系统电源设计

4.5 PCB板设计

4.6 本章小结

第五章 系统软件设计

5.1 程序设计

5.2 软件编译环境

5.3 本章小结

第六章实验结果与分析

6.1 数据采集软件

6.2 数据采集软件界面

6.3主要性能指标测定

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

附 录A

附 录B 液位计软件部分程序