专利名称：磁致液位测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种磁致液位测量仪，属于大专院校的电磁学、物理学、电子技术等相关课程的实验领域。
背景技术：
磁致液位測量仪是利用磁致伸縮位移传感器所研制的測量仪。磁致伸縮位移传感器是根据磁致伸縮原理制造的高精度、长行程绝对位置测量的位移传感器。它采用内部非接触的測量方式，由于测量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触，不至于被摩擦、磨损，因而其使用寿命长、环境适应能力强、可靠性高，它能够适应各种恶劣的エ业环境，并可对位移、速度做出精确的测量，因此磁致伸縮位移传感器在冶金、机械位移的測量等领域得到广泛的应用。磁致伸缩位移传感器測量范围宽，測量精度高(一般为0. 029T0. 05%)，重复性好，且温度系数较低，可以对液位等多个參量进行测量。再加上其安装调试方便，输出信号多样，可以是模拟量、脉冲信号或数字信号。本測量仪的磁致伸縮位移传感器由传感器头、波导管、波导管内的波导丝以及内含磁环的浮子组成。传感器利用磁致伸缩效应工作，移动的磁环浮子在波导管中产生轴向磁场，沿着波导丝传播的脉冲遇到磁环浮子的轴向磁场时形成螺旋型磁场，导致波导丝产生扭曲形变，从而激发扭转弹性波，弾性波以恒定的超声波速向波导管两端传播，超声波被回波接收装置接收转化为电脉沖。因为超声波在波导管中是以恒速传播的，所以只要测出脉冲发射与脉冲接收之间的时间间隔乘以波速，即可得到磁铁的位置，从而实现位置的测量。这个过程是连续不断的，所以每当磁铁移动时，新的位置就会被测出来。应用磁致伸縮位移传感器对液位的測量，在实际中已有了应用，但由于结构的封装和測量端与数据端常常不在一起，所以学生不易很好的理解磁致伸縮位移传感器的应用，而本测量仪采用透明的測量筒，能直观地显示磁致伸縮位移传感器的作用和过程，利于学生的对磁致伸縮位移传感器作用的掌握。
实用新型内容针对现有的实验仪器的不足，本测量仪提出了 ー种结合磁致伸縮位移传感器和透明液位測量筒，并通过新型的数字信号处理器进行精确的处理和控制的磁致液位測量仪。同时通过磁致伸縮位移传感器对液位和速度的測量，使学生能了解与掌握磁致伸縮位移传感器的原理与应用。測量仪能满足大专院校的电磁学和物理等相关课程的教学实验要求。磁致液位測量仪由磁致液位测量仪主机和外部的液位測量筒组成，磁致液位測量仪主机上设置有四位数显速度表、四位数显距离表、开关、电源输出和信号端ロ ；外部的液位測量筒由磁致伸縮位移传感器、信号和电源线、进液ロ、透明筒、磁环浮子、波导管、水平液泡和平衡调节脚钉组成；磁致液位测量仪主机内设置有数字信号处理器及信号和控制电路。[0008]测量仪主机内的控制系统采用TI公司的数字信号处理器(DSP)TMS320C31芯片为核心，构成了ー个DSP处理和控制电路。MS320C31是TI公司数字信号处理器中的第三代产品，是32位的浮点型数字信号处理器，它的地址宽度24bits，指令周期为60ns，具有通用的寄存器组、程序高速缓存、专用的辅助寄存器运算单元和内部双存取存储器，同时具有程序引导功能，其程序引导功能使TMS320C31方便的将那些存储单元和慢速的EPROM或其他标准器件中的程序装载到快速的片内RAM来运行，这样可以在基本不降低运行性能的条件下减少芯片，压缩体积，降低成本。芯片上配置128KB RAM，它是16位64K的快速静态RAM，其存储速度为15ns，与TMS320C31连接时可以实现零等待。本测量仪的磁致伸缩位移传感器采用美国MTS的LHMD600M06501A0型的磁致伸缩位移传感器，它具有M18X1. 5型螺纹，公制D60插头，同时行程可达650mm，输出电流为
4—20mAo其测量仪主机上的信号端ロ采用五芯航空插座。
图1是磁致液位测量仪主机，其中的I是四位数显速度表，2是四位数显距离表，3是电源指示灯，4是开关，5是电源输出，6是信号端ロ。图2是液位測量筒，其中的7是磁致伸縮位移传感器，8是信号和电源线，9是进液ロ，10是透明筒，11是磁环浮子，12是波导管，13是水平液泡，14是平衡调节脚钉。图3是测量仪电路系统框图。
具体实施方式
结合附图，下面具体说明磁致液位测量仪的工作和电路情況。本測量仪采用的四位数显距离和速度表，其驱动与显示芯片采用的是专用芯片MAX7219，同时DSP需要访问存储器等外围芯片，所以需要译码器进行访问控制和地址译码，本测量仪译码电路采用的芯片是74F138。通常TMS320C31的时钟频率为33MHz，指令周期为60ns，因此运行速度很快。外围器件的运行速度必须满足DSP的定时要求。DSP允许35ns的读访问时间，74F138从地址线输入到片选信号输出的延时小于10ns，有余量满足DSP的定时要求。MAX7219是八位串行共阴LED数码管动态扫描驱动芯片，其峰值段电流可达40mA，最高串行扫描速率为10MHz，典型扫描速率为1300Hz，仅使用很少的I/O ロ，即可完成对数码管的显示控制和驱动，线路非常简单，控制方便。本測量仪的恒流源用数字式电流源，测量仪A/D电路的AD转换器选用美国AD公司的12位模数转换器AD1674，它具有的采样和转换能力，片上自带采样与保持放大器能够满足系统的速度和精度要求。AD1674把电压信号转换成ニ进制数送往TMS320C31进行数据处理和显示。本测量仪通过磁致伸縮位移传感器的使用和測量，使学生能更好的理解和掌握磁致伸縮位移传感器的规律和应用特点，同时测量仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校的电磁学、物理学、电子学等课程的教学实验。
权利要求1.一种磁致液位测量仪，其特征是由磁致液位测量仪主机和外部的液位测量筒组成，磁致液位测量仪主机上设置有四位数显速度表(I)、四位数显距离表(2)、开关(4)、电源输出(5)和信号端口(6);外部的液位测量筒由磁致伸缩位移传感器(7)、信号和电源线(8)、进液口(9)、透明筒(10)、磁环浮子(11)、波导管(12)、水平液泡(13)和平衡调节脚钉(14)组成；磁致液位测量仪主机内设置有数字信号处理器及信号和控制电路。
2.根据权利要求1所述的磁致液位测量仪，其特征是其磁致伸缩位移传感器(7)采用美国MTS的LHMD600M06501A0型的磁致伸缩位移传感器。
3.根据权利要求1所述的磁致液位测量仪，其特征是其测量仪主机内的数字信号处理器采用TI公司的数字信号处理器TMS320C31。
专利摘要本实用新型涉及一种磁致液位测量仪，由基于数字信号处理器的磁致液位测量仪主机和外部的液位测量筒组成，磁致液位测量仪主机上设置有四位数显距离表、四位数显速度表、开关、电源输出和信号端口，外部的液位测量筒由磁致伸缩位移传感器、信号和电源线、进液口、透明筒、磁环浮子、波导管、水平液泡和平衡调节脚钉组成，磁致液位测量仪主机内设置有数字信号处理器及信号和控制电路。测量仪通过磁致伸缩位移传感器的使用和测量，使学生能更好的理解和掌握磁致伸缩位移传感器的规律和应用特点，本测量仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校的电磁学、物理学、电子学等课程的教学实验。
文档编号G01F23/30GK202869608SQ20122063002
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者汪建, 杜世平 申请人:四川农业大学, 汪建