基于电磁法的钢水液位检测研究

发布时间：2020-04-27 14:33

【摘要】：结晶器中钢水液位测量是保证连续铸钢生产顺利进行的关键技术之一。电磁检测法由于其具有小巧灵便、检测精度高、抗干扰性强等优点,能够替代目前常用的射线法检测钢水液位高度。开展连铸生产中的液位检测系统研究就成为了一个重要研究方向。本文研究了电磁式传感器的电磁场仿真,并研制了一种基于电磁检测的钢水液位检测系统。本文分析结晶器内钢水液位检测的主要检测方法、工作原理和优缺点。介绍了电磁液位检测方法的基本原理和理论推导过程,并通过Ansys Maxwell仿真验证其可行性。提出了一种用于检测钢水液位高度的电磁式传感器仿真模型,利用Ansys Maxwell软件对电磁式传感器进行电磁场分析,详细描述利用该软件创建电磁式传感器的仿真模型、设置仿真条件和后处理等三维电磁场仿真分析的基本步骤。分别改变电磁式传感器的铁芯、线圈以及激励信号等参数,对不同模型进行仿真研究,探讨电磁式传感器各参数对传感器检测精度的影响。仿真结果能够反映电磁式传感器的性能,对电磁式传感器的设计具有指导意义。本文研制完成了基于电磁检测的钢水液位检测系统,运用Altium Designer软件设计了系统的硬件电路和PCB板,使用MPLAB IDE编写完成了系统的单片机软件程序,通过电路设计、信号调理和线性化处理等手段提高钢水液位检测系统的抗干扰能力和检测精度。运用串口触摸屏的上位机软件绘制了人机交互页面,可以通过触摸按键实现多种相关功能的设置,保证系统操作简单方便。研制出的钢水液位检测系统的实时性和可靠性非常好,具有检测精度高、操作方便灵活和经济性好等特点,检测精度在±1mm以内。实际运行结果表明该系统达到了设计要求,取得了良好的实际应用效果,具有广泛的市场应用前景。
【图文】：

电涡流检测

1. 绪论检测速度快的特点。它是一种低成本且易于应用入性接触测量的无损检测技术[17]。测法原理是当传感器中的激励线圈通有交变电流时，该磁场的作用下，被测液面产生一个漩涡状感应变磁场，其方向与激励电流直接产生的磁场方向发生变化，出现涡流损耗，该变化可由感应线圈属导体内部流通时会消耗一部分能量，因电涡流流损耗的大小与交变磁场的角频率、导体电阻率应强度有关[18]，如图 1.4 所示。器设备具有小巧灵便、量程较高、对被测导体的时性好、良好的抗干扰性和可靠性等优点。但也感、有效量程小、调试维护难度较大等缺点[19]。

等效电路图,检测线圈,等效电路图,激励线圈

图 1.5 检测线圈的等效电路图Fig. 1.5 Equivalent circuit diagram of the coil尔霍夫电压定律，能够列出方程组(1-5) 0122222111121jxIURIjxIRIjxIjxIUmm1为激励线圈的电抗；I1为激励线圈电流；xm为激励线圈和I2为感应线圈电流；U1为激励线圈电压；U2为感应线圈抗。 1-5 说明了电磁式传感器检测线圈的参数关系。以第二章模型为例，使用 Ansoft Maxwell3D 软件在给出激励线圈电压 U1的幅值 u1为 3V，频率为 6000Hz，感应线圈电流激励线圈和感应线圈的自感 L、L和互感 M 随液位高度
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF777

【参考文献】