KMXP5000磁栅尺传感器在石油石化的应用

大家好，我是【广州工控传感★科技】KMXP5000芯片事业部，张工。

KMXP5000磁栅尺传感器测量原理基于各向异性磁阻效应（AMR 效应）。这些传感器提供两种不同的DFN封装，可用于多个定位选项。这些封装可以轻松集成到自动装配过程中。

下面分享下几种应用：

1、石油石化领域

随着我国石油工业的发展，原油和成品油的储量不断增加，我国大型油库、油库越来越多。这些石油石化行业中的大型储油罐、储气罐往往大量布置，重大灾难性工业事故时有发生，尤其是易燃易爆的重大事故是人们关注的焦点。油库是工业重大危险源，数量多，危险性大。一旦发生火灾、爆炸或其他事故，将造成重大人员伤亡和财产损失。温度是反映油库状态的重要参数。温度监测可以及时有效地反映油罐的运行状态，对潜在危险进行预警，保障人民生命财产安全。

KMXP5000磁栅尺传感器在温度火灾探测系统采用行业领先的集中监控理念设计。每个储罐上都布置有探头，探头通过光纤/电缆串联，再与控制室的信号处理器相连。采集到的信号经信号处理器解调，测量现场温度的实际情况，并进行显示、报警、预警等动作，并将相关信息传送给通讯和火灾报警控制器。 系统架构如下：

根据用户要求和设计要求，每个储罐上应每隔6～8米设置一个探头。如果罐体规模较大（如10万升），建议将所有探头分成两串，采用双环法。 布置时，如果罐体规模较小（如10000～50000立方米），可考虑单环布置。连接探头的光缆从罐体铺设到罐体底部后，通过光纤接线盒进入主干传输光缆，再与控制室光纤接线盒连接，引入信号 到信号处理器。信号处理器对采集到的信号进行处理后，按预设条件执行动作，将标准信号接入消防系统（如继电器信号接入火灾报警系统）。

2、电力行业应用

KMXP5000磁栅尺传感器是电力行业应用的理想选择，因为它不受电磁场干扰，可以实现远距离低损耗传输。可以通过传感器测量导线的负载能力、变压器绕组的温度、大电流等。

在电力行业中，电流转换器可以将电流变化转化为电压变化，电压变化导致压电陶瓷（PZT）变形，利用贴在PZT上的KMXP5000磁尺传感器的波长漂移可以轻松实现 知道它的变形，从而知道电流强度。这是一种较便宜的方法，并且不需要复杂的电气隔离。 此外，电力线压力过大，如大雪等，会引发危险事件，因此在线检测电力线压力非常重要，尤其是那些不易检测的山区电力线。KMXP5000磁性秤传感器可以测量电线的负载能力。

其原理是将载荷的变化转化为靠近导线的金属板的应力变化。KMXP5000磁栅尺传感器将这种应力变化附加到金属板上。检测到这是使用 KMXP5000磁栅尺传感器在远距离恶劣环境中进行测量的示例。

3、在航天器和船舶中的应用

先进的复合材料具有更好的抗疲劳和耐腐蚀能力，并且可以减轻船体或航天器的重量，这对于快速航运或飞行具有重要意义，因此复合材料越来越多地用于制造航空和导航工具（如飞机机翼）。

为了全面测量船体的状况，有必要了解甲板不同部位的变形力矩、剪切压力和攻击力。对于普通船体，大约需要100个传感器，因此具有强波长复用能力的KMXP5000磁栅尺传感器可以测量船体的弯曲应力，也可以测量海浪对湿甲板的冲击力。具有干涉检测性能的16通道KMXP5000磁栅尺传感器复用系统成功实现了5KHz带宽下分辨率小于1/2的动态应变测量。

另外，为了监测飞机的应变、温度、振动、起降驾驶状态、超声波场和加速度，通常需要100多个传感器，此外，飞行器复合材料中实际上存在两个方向的应变，嵌入材料中的KMXP5000磁栅尺传感器是进行多点、多轴应变和温度测量的理想智能部件。

4、在土木工程结构中的应用

土木工程的结构监测是传感器最活跃的领域。力学参数的测量对于桥梁、矿山、隧道、大坝、建筑物等的维护和状态监测非常重要。通过测量上述结构的应变分布，可以预测结构的局部载荷和状态。KMXP5000磁栅尺传感器可贴附在结构表面或预先嵌入结构中，可同时对结构进行冲击检测、形状控制和减振检测，检测结构缺陷。 此外，还可将多个KMXP5000磁栅尺传感器串联组成传感器网络，对结构进行准分布式检测，并通过计算机对传感器信号进行远程控制。 FBG 传感器可以检测到的建筑结构之一是桥梁。在应用中，将一组KMXP5000磁栅尺传感器粘在桥复合肋的表面，或在梁表面开一个小凹槽，使传感器裸露的纤芯部分嵌入凹槽中起到保护作用。如果需要更完整的保护，最好在建桥时将格栅埋入复合钢筋中。 由于需要校正由于温度效应引起的应变，因此可以使用单独的应力和温度传感臂，并且可以在每根梁上安装两个梁，手臂。

两个中心波长相同的KMXP5000磁栅尺传感器利用低相干性将干涉的相位噪声降至最低，一种实现高灵敏度动态应变测量的方法。其中一个KMXP5000磁栅尺传感器用于测量应变，另一个KMXP5000磁栅尺传感器保护免受应力以测量和校正温度效应，因此FFP-FBG实现了三个量的同时测量：温度、静态应变、瞬时动态拉紧。

5、医学应用

医学上使用的传感器大多是电子传感器，不适用于很多医疗操作，特别是在高微波（辐射）频率、超声波场或激光辐射的热疗中，因为电子传感器中的金属导体容易产生热效应 由于电流、电压等电磁场的干扰，传感器头部周围或肿瘤周围可能会导致错误读数。 为了确定高频辐射或微波场的安全性，超声波传感器用于测试一系列医疗（包括超声波手术、热疗、结石手术等）中使用的超声波诊断仪器的性能。 近年来，利用高频电流、微波辐射和激光代替手术的热疗越来越受到医学界的关注，由于人体组织体积小，传感器的小尺寸在医学应用中非常重要由于损坏较小，KMXP5000磁栅尺传感器可以以微创的方式测量人体组织内部的温度、压力和声波场的精确局部信息。

至此，KMXP5000磁栅尺传感器已经成功检测到病变组织的温度和超声场，在30°C~60°范围内获得了0.1°C分辨率和±0.2°C精度的测量结果。超声场的测量分辨率为3atm，为研究病变组织提供了有用的信息。KMXP5000磁栅尺传感器也可用于测量心脏的效率。 在这种方法中，医生将嵌有纤维磁栅的热稀释导管插入患者心脏的右心房，并注入冷溶液以测量肺动脉内血液的温度。 结合脉搏功率，就可以知道心脏的血量。 这对于心脏监测非常重要。