專利名稱：自標定和可消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自標定和可消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器，屬于液位檢測技術。
傳感器是將一種物理信號轉換為與之相對應的另一種容易測量的物理信好的設備。而磁致伸縮液位傳感器是將液位信息轉換成時間量。因為時間量是最易進行高精度測量的物理量，所以它具有非常高的測量精度。其最小測量分辨率，理論上只與系統的計時精度有關。在實際系統中，計時往往通過計量晶體振蕩器的振蕩次數來實現。而晶體振蕩器的振蕩頻率會隨環境溫度的變化產生一定的漂移。當溫度變化幅度較大時，這種由晶振振蕩頻率溫漂導致的測量誤差將大大超過磁致伸縮液位傳感器的最小分辨率，使測量結果出現較大的誤差。另外磁致伸縮液位傳感器是將液位值轉換為時間值的設備，而液位與時間的對應關系雖然是線性的。但其比例系數是關于波導絲密度、材質、應力、溫度等物理量的函數。因此這個比例系數是需要標定的，現在普遍采取的做法是在傳感器出廠前將此系數標定到一固定值。然而在現場運行時環境條件發生了變化，此比例系數也應做相應調整。因此采用固定值標定的方法必將給測量結果帶來一定的誤差。
對于晶振溫漂導致的測量誤差，雖然可以通過采用溫補晶振的方法加以削減，但這種被動補償的方法只是盡量減小溫漂的負面影響，并不能徹底消除其導致的測量誤差。同時由于溫補晶振體積較大、價格昂貴，因此在液位傳感器這樣體積較小，成本控制嚴格的設備中很少采用。而對于液位—時間比例系數波動導致的誤差，以前還沒有一個很好的方法加以消除。
由于以上兩種因素的存在，使得原本可以實現超高精度測量的磁致伸縮液位傳感器在實際應用中的測量精度大打折扣。
本發明是通過下述技術方案加以實現的包括由傳感器頭(內含單片機控制系統)、磁致伸縮波導絲、波導管、液位浮子(內含磁鐵)、輔助測量浮子(內含磁鐵)構成的磁致伸縮液位傳感器；其特征在于，在波導絲與波導管的環隙間加設至少一個輔助磁性浮子，并且同時精確確定輔助浮子至傳感器頭內的激勵脈沖施加點間的距離L0，或者是精確確定相鄰兩個輔助浮子之間的距離L0，從而使用該傳感器對液位進行測量時，能同時測得液位浮子計數脈沖個數N和輔助浮子至激勵脈沖施加點或相鄰兩個輔助浮子之間的計數脈沖個數N0.根據液位距離Lx＝(L0/N0)·N，則L0/N0即為液位—時間的比例系數C0。這一比例系數C0是隨測試環境條件變化而變化的“動態”比例系數，因而實現了傳感器的自標定。又因為晶振溫漂可通過溫漂系數的關聯式Nt＝e·Nt0表達。計算液位Lx值的計算式包含了Nt0/Nt項，則含在Nt0和Nt中的溫漂系數得以抵消。
上述的磁性輔助浮子是內含磁鐵的塊狀浮子，或者是內含磁鐵的環狀浮子。
上述的輔助浮子個數為1個，2個，3個，4個。
本發明的自標定和消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器，其特點主要體現在1、在線動態獲得液位—時間比例系數，使磁致伸縮液位傳感器具有對環境變化的自適應能力。有效地消除了由液位—時間比例系數波動導致的液位測量誤差。2、有效地消除了由晶振振蕩頻率溫漂導致的測量誤差。3、省去了傳感器出廠前進行標定的生產步驟。4、只在原有系統的基礎上增加1個或多個輔助浮子，結構簡單，容易實現。5、沒有增加傳感器的可動機械部件，不降低系統靠性。
本發明公開和揭示的所有組合和方法可通過借鑒本文公開內容，盡管本發明的組合和方法已通過較佳實施例進行了描述，但是本領域技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的方法和裝置進行拼接或改動，或增減某些部件的，更具體地說，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、范圍和內容中。
權利要求
1.一種自標定和可消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器，該傳感器包括由傳感器頭、磁致伸縮波導絲、波導管、液位浮子、輔助測量浮子構成，其特征在于在波導絲與波導管的環隙間加設至少一個輔助磁性浮子，并且同時精確確定輔助浮子至傳感器頭內的激勵脈沖施加點間的距離L0，或者是精確確定相鄰兩個輔助浮子之間的距離L0，從而使用該傳感器對液位進行測量時，能同時測得液位浮子計數脈沖個數N和輔助浮子至激勵脈沖施加點或相鄰兩個輔助浮子之間的計數脈沖個數N0，根據液位距離Lx＝(L0/N0)·N，則L0/N0即為液位—時間的比例系數C0；這一比例系數C0是隨測試環境條件變化而變化的“動態”比例系數，實現了傳感器的自標定，又因為晶振溫漂可通過溫漂系數的關聯式Nt＝e·Nt0表達，計算液位Lx值的計算式包含了Nt0/Nt項，則含在Nt0和Nt中的溫漂系數得以抵消。
2.按權利要求1所述的自標定和可消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器，其特征在于磁性輔助浮子是內含磁鐵的塊狀浮子，或者是內含磁鐵的環狀浮子。
3.按權利要求1所述的自標定和可消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器，其特征在于輔助浮子個數為1個，2個，3個，4個。
全文摘要
本發明公開了一種自標定和可消除溫漂的磁致伸縮液位傳感器，屬于液位檢測技術。該傳感器由波導絲，波導管，液位浮子等構成，其特征在于在波導絲與波導管的環隙間加設至少一個輔助磁性浮子。確定輔助浮子至傳感器頭內的激勵脈沖施加點間的距離L
文檔編號G01F23/72GK1470853SQ03130208
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月20日 優先權日2003年6月20日
發明者李一博, 靳世久, 李健, 陳世利, 王立坤 申請人:天津大學