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1、磁伸缩液位计一、磁致伸缩原理磁致伸缩是在铁磁或亚铁磁材料中的一种物理现象铁磁性或亚铁磁性材料由于磁化状态的改变，引起长度和体积发生微小变化的现象称为磁致伸缩。其中长度的变化是1842年焦耳(Joule)首先发现的，统称焦耳效应或磁致伸缩。由于体积磁致伸缩比起线性磁致伸缩微弱得多，因此通常将线性磁致伸缩简称为磁致伸缩。产生磁致伸缩的原因是磁性材料在居里温度以下会发生自发磁化产生大量磁畴，在每个畴内晶格都发生形变，称自发形变;其磁化强度的方向是自发形变的一个主轴。未加外磁场时，磁畴的磁化方向是随机取向的，对外不显示宏观效应。当施加外磁场后大量磁畴的磁化方向转向外场方向，如果畴内磁化强度的方向是自发
2、形变的长轴，则材料在外场方向将伸长，称正磁致伸缩。如果是短轴，则材料在外场方向将缩短，称负磁致伸缩。二、磁致伸缩的材料磁致伸缩的材料有许多种，根据用途不同，材料构成也不相同，衡量磁致伸缩材料性能的磁性参量主要有以下几项:a)饱和磁致伸缩系数s。这是材料单位面积上所能承受的功率的一个量度。b)机电(磁-弹性)耦合系数K。是反映材料能量转换的指标。K2是能够转换为机械能的磁能与材料中总磁量之比。c)灵敏度系数(B/)H。它代表在一定的磁场下，磁感应强度B随应力的变化。d)对温度、振动的稳定性和力学强度。磁致伸缩的大小相对伸缩=L/L来表示，称磁致伸缩系数，它随磁场的增加而增加，最后达到饱和。磁致效
3、应很强烈的一类材料称磁致伸缩材料。利用材料在交变磁场下长度的伸长或缩短作为交变场的函数，可以制成许多重要的器件，如超声波发生器和接收器、磁弹性传感器、位置传感器、磁声存储器、声纳装置、回声探测仪等等。日常最常见到的针式打印机打印头的针就是磁致伸缩材料。国内外饱和伸缩系数可达到200010-6，这种材料只可生产棒材。而在液位探棒使用的磁致伸缩线俗称波导线一般用铁镍合金材料生产规格从0.52.0不等，饱和磁致伸缩系数在8015010-6。三、磁致伸缩液位传感器(液位探棒)工作原理磁环(浮球)对波导线作用一个磁化点，这个磁化点根据磁致伸缩原理必然有一个伸缩变化，在每个周期内产生一个询问脉冲。询问脉冲
4、也产生的磁场与磁化点外磁场相交时，产生一个扭曲力。这个扭曲力形成一个约0.5MHz的超声波向上传递，利用磁致伸缩逆效应(压磁效应)引起了波导线的磁通量的微弱变化，从线圈中接收到回波信号。从发出询问脉冲到接收到回波的时间声波在波导线的传递速度=磁化点到接收线圈的距离。铁镍合金波导线的声速约为2800m/s。四、磁致伸缩液位探棒的功能及精度4.1、磁致伸缩液位探棒可以同时检测液高、界高及多点温度，是一个综合性的检测载体，液高、界高有内设磁钢的浮子，所以可以对磁化点的位置进行检测，而温度检测是在测杆内置有温度传感器如铂电阻和DS1820。4.2、关于石油液体密度检测理论上可利用磁致伸缩探棒中实现。我
5、们通常使用的玻璃密度计，也是把密度变成长度进行检测的，所以磁致伸缩位移传感器可以利用同样的原理生产出磁致伸缩密度装置。目前已有此产品出现。但是比目前经常使用SY-05型密度计的0.005g/cm3分辨率要差1倍以上。外型制造工业化难度大，加上磁致伸缩密度装置后，就要加大上下盲区，不如录入20按GB/T1885标准计算t更准确。所以磁致伸缩密度计应用还有一个过程。4.3、磁致伸缩探棒的检测精度大家都一致认识到波导线是磁致伸缩探棒的关键材料，检测精度取决于波导线的加工工艺。如果能够保证声波在波导线中匀速传播，就可以保证检测的精度，想让不准确都办不到。如加工工艺不到位，材料内元素不均匀，或有碎弯，均
6、会影响检测精度。分辨率取决于电子计数脉冲的频率，波导线内声速约为2800m/s，如采用28MHz的计数频率，那么分辨率为0.1mm，用56MHz的计数频率，那么分辨率约为0.05mm。而外国厂商产品用19MHz的晶体，又如何产生0.00356mm的分辨率。有些技术指标没有多大实际意义，纯碎是一种商业宣传。五、磁致液位伸缩探棒的可靠性及弱点5.1、磁致液位伸缩探棒从结构上讲测杆内只有波导线，波导线又是铁镍合金制造的。在没有剧烈氧化的条件下不会损坏。非易损部件，不娇气，可靠性当然就好。5.2、磁致伸缩液位探棒的弱点:因为回波信号非常弱小，在电路中要放大上万倍，所以抗干扰能力相对要差，也是磁致伸缩探棒的弱点。
