[发明专利]一种超长量程磁致伸缩液位计DAC补偿方法

说明书

本发明公开了一种超长量程磁致伸缩液位计DAC补偿方法。包括在波导丝表面形成扭转应力回波；检波装置接收回波信号并处理获得幅值和距离；并由检波装置记录；在量程范围内，回波信号的幅值均大于参考幅值；在量程范围外，对回波信号衰减后幅值小于参考幅值的进行增益补偿，计算游标磁环所在位置对应的幅值与参考幅值的比值，并将比值转化为输入电压，然后绘制距离‑输入电压曲线，从距离‑输入电压曲线上找到每个距离所对应的输入电压，并将输入电压输出施加到可变增益放大器上，从而实现磁致伸缩液位计DAC的补偿。本发明能够实时有效的监测回波幅值并将其放大至检波装置可识别的回波信号，为磁致伸缩液位计实现量程扩大化提供了一个新的方法。

技术领域

本发明专利涉及一种仪器量程补偿技术，具体涉及一种利用DAC曲线特性，对磁致伸缩液位计测量时的回波衰减进行补偿的方法。

背景技术

液位计主要用来测量容器中液体介质的高低，多用于工业瓦罐的内部液位测量，其具有磁浮式，压力式，光纤式，磁致伸缩式等多种类型，磁致伸缩液位计是一种非接触式测量仪器，在测量中超声波脉冲由换能器发出，声波经波导丝传播并反射后被超声波接收器接收，通过磁致伸缩器件转换成电信号，并由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体表面的距离，该种方法几乎不受被测介质限制，可广泛用于各种液体和固体物料高度的测量。

在磁致伸液位计检测系统的应用中，由于接收的超声波回波信号随着液面深度有着不同的衰减，因此需要对其信号进行一定的补偿，使用DAC补偿技术对信号进行分析与补偿可以有效减少因信号衰减所引起的误差。

DAC曲线指的是距离-波幅曲线，用来描述某一确定反射体回波高度随距离变化的关系，其常用在导波检测领域。在导波传播过程中，所有扭转波模态的导波其能量的衰减量与导波的声程呈负指数关系，因此，在液位计实际使用中，对于不同的液面深度导波有着不同的衰减率，而且难以测量，该发明提供了一种基于能量衰减的规律，绘制DAC曲线，并使用可变增益放大电路对传感器量程进行补偿的方法。

发明内容

针对超声波液位传感器利用磁致伸缩换能器激发的扭转模态导波根据深度不同回波有不同程度的衰减问题，本发明提出了一种基于超声回波在波导丝上的衰减规律，绘制距离-波幅曲线，并使用可变增益放大器，对回波振幅进行补偿的方法。通过对液面深度加大时逐渐放大增益，从而使得超声回波在传输衰减的过程中的得到相应的补偿，增大了回波信号的信噪比，提高了回波振幅在超长量程下的可识别性。

本发明的技术方案是：

本发明的超长量程磁致伸缩液位计DAC补偿方法，具体包括以下步骤：

1)波导丝的激励端附近布置检波线圈，波导丝在远离激励端的位置布置游标磁环，磁致伸缩液位计的激励模块在波导丝的激励端施加查询脉冲，查询脉冲经过检波线圈后以光速在波导丝周围形成周向的安培环形磁场，安培环形磁场与游标磁环位置的永磁磁场发生耦合作用，在波导丝表面由于“魏德曼效应”形成扭转应力回波；

2)扭转应力回波以波速向波导丝的两端传播，传向波导丝激励端的扭转应力回波经检波线圈接收后再经增益电路输出放大后的扭转应力回波信号，增益电路的两输入端与检波线圈连接，增益电路的输出端与检波装置连接，检波装置接收扭转应力回波信号后处理获得扭转应力回波信号的幅值，并计算游标磁环所在位置与磁致伸缩液位计量程起点之间的距离x；

3)游标磁环在磁致伸缩液位计量程范围内移动时，检波装置不断记录游标磁环所在位置以及游标磁环所在位置对应的扭转应力回波信号的幅值，并将游标磁环所在位置和对应的扭转应力回波信号的幅值作为单个采集数据点；

4)以扭转应力回波信号的幅值随距离呈负指数衰减对采集数据点进行方程拟合，寻找游标磁环移动的最远位置，以及游标磁环移动的最远位置对应的幅值A，以游标磁环移动的最远位置对应的幅值A作为参考幅值A，游标磁环移动的最远位置是扭转应力回波衰减后能被检波装置识别的参考幅值A所对应的位置，在磁致伸缩液位计量程范围内，扭转应力回波信号的幅值均大于参考幅值A；