KMXP5000磁柵尺傳感器在石油石化的應(yīng)用

大家好，我是【廣州工控傳感★科技】KMXP5000芯片事業(yè)部，張工。

KMXP5000磁柵尺傳感器測(cè)量原理基于各向異性磁阻效應(yīng)（AMR 效應(yīng)）。這些傳感器提供兩種不同的DFN封裝，可用于多個(gè)定位選項(xiàng)。這些封裝可以輕松集成到自動(dòng)裝配過(guò)程中。

下面分享下幾種應(yīng)用：

1、石油石化領(lǐng)域

隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，原油和成品油的儲(chǔ)量不斷增加，我國(guó)大型油庫(kù)、油庫(kù)越來(lái)越多。這些石油石化行業(yè)中的大型儲(chǔ)油罐、儲(chǔ)氣罐往往大量布置，重大災(zāi)難性工業(yè)事故時(shí)有發(fā)生，尤其是易燃易爆的重大事故是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。油庫(kù)是工業(yè)重大危險(xiǎn)源，數(shù)量多，危險(xiǎn)性大。一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸或其他事故，將造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。溫度是反映油庫(kù)狀態(tài)的重要參數(shù)。溫度監(jiān)測(cè)可以及時(shí)有效地反映油罐的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)潛在危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

KMXP5000磁柵尺傳感器在溫度火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)采用行業(yè)領(lǐng)先的集中監(jiān)控理念設(shè)計(jì)。每個(gè)儲(chǔ)罐上都布置有探頭，探頭通過(guò)光纖/電纜串聯(lián)，再與控制室的信號(hào)處理器相連。采集到的信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理器解調(diào)，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)溫度的實(shí)際情況，并進(jìn)行顯示、報(bào)警、預(yù)警等動(dòng)作，并將相關(guān)信息傳送給通訊和火災(zāi)報(bào)警控制器。 系統(tǒng)架構(gòu)如下：

根據(jù)用戶要求和設(shè)計(jì)要求，每個(gè)儲(chǔ)罐上應(yīng)每隔6～8米設(shè)置一個(gè)探頭。如果罐體規(guī)模較大（如10萬(wàn)升），建議將所有探頭分成兩串，采用雙環(huán)法。 布置時(shí)，如果罐體規(guī)模較?。ㄈ?0000～50000立方米），可考慮單環(huán)布置。連接探頭的光纜從罐體鋪設(shè)到罐體底部后，通過(guò)光纖接線盒進(jìn)入主干傳輸光纜，再與控制室光纖接線盒連接，引入信號(hào) 到信號(hào)處理器。信號(hào)處理器對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理后，按預(yù)設(shè)條件執(zhí)行動(dòng)作，將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接入消防系統(tǒng)（如繼電器信號(hào)接入火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)）。

2、電力行業(yè)應(yīng)用

KMXP5000磁柵尺傳感器是電力行業(yè)應(yīng)用的理想選擇，因?yàn)樗皇茈姶艌?chǎng)干擾，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離低損耗傳輸?？梢酝ㄟ^(guò)傳感器測(cè)量導(dǎo)線的負(fù)載能力、變壓器繞組的溫度、大電流等。

在電力行業(yè)中，電流轉(zhuǎn)換器可以將電流變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，電壓變化導(dǎo)致壓電陶瓷（PZT）變形，利用貼在PZT上的KMXP5000磁尺傳感器的波長(zhǎng)漂移可以輕松實(shí)現(xiàn) 知道它的變形，從而知道電流強(qiáng)度。這是一種較便宜的方法，并且不需要復(fù)雜的電氣隔離。 此外，電力線壓力過(guò)大，如大雪等，會(huì)引發(fā)危險(xiǎn)事件，因此在線檢測(cè)電力線壓力非常重要，尤其是那些不易檢測(cè)的山區(qū)電力線。KMXP5000磁性秤傳感器可以測(cè)量電線的負(fù)載能力。

其原理是將載荷的變化轉(zhuǎn)化為靠近導(dǎo)線的金屬板的應(yīng)力變化。KMXP5000磁柵尺傳感器將這種應(yīng)力變化附加到金屬板上。檢測(cè)到這是使用 KMXP5000磁柵尺傳感器在遠(yuǎn)距離惡劣環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量的示例。

3、在航天器和船舶中的應(yīng)用

先進(jìn)的復(fù)合材料具有更好的抗疲勞和耐腐蝕能力，并且可以減輕船體或航天器的重量，這對(duì)于快速航運(yùn)或飛行具有重要意義，因此復(fù)合材料越來(lái)越多地用于制造航空和導(dǎo)航工具（如飛機(jī)機(jī)翼）。

為了全面測(cè)量船體的狀況，有必要了解甲板不同部位的變形力矩、剪切壓力和攻擊力。對(duì)于普通船體，大約需要100個(gè)傳感器，因此具有強(qiáng)波長(zhǎng)復(fù)用能力的KMXP5000磁柵尺傳感器可以測(cè)量船體的彎曲應(yīng)力，也可以測(cè)量海浪對(duì)濕甲板的沖擊力。具有干涉檢測(cè)性能的16通道KMXP5000磁柵尺傳感器復(fù)用系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了5KHz帶寬下分辨率小于1/2的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量。

另外，為了監(jiān)測(cè)飛機(jī)的應(yīng)變、溫度、振動(dòng)、起降駕駛狀態(tài)、超聲波場(chǎng)和加速度，通常需要100多個(gè)傳感器，此外，飛行器復(fù)合材料中實(shí)際上存在兩個(gè)方向的應(yīng)變，嵌入材料中的KMXP5000磁柵尺傳感器是進(jìn)行多點(diǎn)、多軸應(yīng)變和溫度測(cè)量的理想智能部件。

4、在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

土木工程的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)是傳感器最活躍的領(lǐng)域。力學(xué)參數(shù)的測(cè)量對(duì)于橋梁、礦山、隧道、大壩、建筑物等的維護(hù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)非常重要。通過(guò)測(cè)量上述結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布，可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的局部載荷和狀態(tài)。KMXP5000磁柵尺傳感器可貼附在結(jié)構(gòu)表面或預(yù)先嵌入結(jié)構(gòu)中，可同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖擊檢測(cè)、形狀控制和減振檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)構(gòu)缺陷。 此外，還可將多個(gè)KMXP5000磁柵尺傳感器串聯(lián)組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)分布式檢測(cè)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 FBG 傳感器可以檢測(cè)到的建筑結(jié)構(gòu)之一是橋梁。在應(yīng)用中，將一組KMXP5000磁柵尺傳感器粘在橋復(fù)合肋的表面，或在梁表面開(kāi)一個(gè)小凹槽，使傳感器裸露的纖芯部分嵌入凹槽中起到保護(hù)作用。如果需要更完整的保護(hù)，最好在建橋時(shí)將格柵埋入復(fù)合鋼筋中。 由于需要校正由于溫度效應(yīng)引起的應(yīng)變，因此可以使用單獨(dú)的應(yīng)力和溫度傳感臂，并且可以在每根梁上安裝兩個(gè)梁，手臂。

兩個(gè)中心波長(zhǎng)相同的KMXP5000磁柵尺傳感器利用低相干性將干涉的相位噪聲降至最低，一種實(shí)現(xiàn)高靈敏度動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量的方法。其中一個(gè)KMXP5000磁柵尺傳感器用于測(cè)量應(yīng)變，另一個(gè)KMXP5000磁柵尺傳感器保護(hù)免受應(yīng)力以測(cè)量和校正溫度效應(yīng)，因此FFP-FBG實(shí)現(xiàn)了三個(gè)量的同時(shí)測(cè)量：溫度、靜態(tài)應(yīng)變、瞬時(shí)動(dòng)態(tài)拉緊。

5、醫(yī)學(xué)應(yīng)用

醫(yī)學(xué)上使用的傳感器大多是電子傳感器，不適用于很多醫(yī)療操作，特別是在高微波（輻射）頻率、超聲波場(chǎng)或激光輻射的熱療中，因?yàn)殡娮觽鞲衅髦械慕饘賹?dǎo)體容易產(chǎn)生熱效應(yīng) 由于電流、電壓等電磁場(chǎng)的干擾，傳感器頭部周圍或腫瘤周圍可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)。 為了確定高頻輻射或微波場(chǎng)的安全性，超聲波傳感器用于測(cè)試一系列醫(yī)療（包括超聲波手術(shù)、熱療、結(jié)石手術(shù)等）中使用的超聲波診斷儀器的性能。 近年來(lái)，利用高頻電流、微波輻射和激光代替手術(shù)的熱療越來(lái)越受到醫(yī)學(xué)界的關(guān)注，由于人體組織體積小，傳感器的小尺寸在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中非常重要由于損壞較小，KMXP5000磁柵尺傳感器可以以微創(chuàng)的方式測(cè)量人體組織內(nèi)部的溫度、壓力和聲波場(chǎng)的精確局部信息。

至此，KMXP5000磁柵尺傳感器已經(jīng)成功檢測(cè)到病變組織的溫度和超聲場(chǎng)，在30°C~60°范圍內(nèi)獲得了0.1°C分辨率和±0.2°C精度的測(cè)量結(jié)果。超聲場(chǎng)的測(cè)量分辨率為3atm，為研究病變組織提供了有用的信息。KMXP5000磁柵尺傳感器也可用于測(cè)量心臟的效率。 在這種方法中，醫(yī)生將嵌有纖維磁柵的熱稀釋導(dǎo)管插入患者心臟的右心房，并注入冷溶液以測(cè)量肺動(dòng)脈內(nèi)血液的溫度。 結(jié)合脈搏功率，就可以知道心臟的血量。 這對(duì)于心臟監(jiān)測(cè)非常重要。