为了校正扭转波速度、补偿温度、抑制脉冲电流噪声以及提高输出信号的信噪比, 设计了一种双检测线圈结构应用于磁致伸缩液位传感器。推导了扭转波速度与温度的数学模型, 得到了扭转波速度随温度的变化趋势; 分析了单检测线圈结构存在温度影响测量结果与脉冲电流幅值大等问题。通过理论分析, 最终的实验结果表明, 与单检测线圈结构相比, 双检测线圈结构能够快速计算扭转波速度, 补偿温度对测量结果的影响, 将脉冲电流噪声信号幅值降低至原来的1/27, 测量误差由原来的0.18 mm降低至0.02 mm。双检测线圈结构为磁致伸缩液位传感器优化设计提供了理论指导。

为了提高磁致伸缩液位传感器的检测精度, 研究了磁致伸缩液位传感器中产生偏置磁场的浮子磁铁的放置方式及其对检测电压的影响。利用ANSYS软件对浮子磁铁不同放置方式下形成的偏置磁场进行了有限元分析, 分析显示: 采用3块磁铁互成120°N极N极S极(NNS)放置或者采用圆环磁铁作为偏置磁场时检测效果比较理想。实验研究了磁致伸缩液位传感器的偏置磁场对检测电压的影响, 并在浮子磁铁不同放置方式下进行多次实验。结果表明: 偏置磁铁为3块磁铁互成120°NNS放置时或者为圆环磁铁时, 检测电压的幅值达到50 mV, 比其它放置方式提高了近30 mV。研究表明: 磁致伸缩液位传感器应选择3块磁铁NNS放置或者选择圆环磁铁作为偏置磁场。

实验研究了磁致伸缩位移传感器的探测电压信号,以便提高磁致伸缩位移传感器的检测精度。分析和验证了波导丝材料、驱动脉冲电流、检测线圈等参数对磁致伸缩位移传感器输出电压的影响规律。对检测线圈进行了优化设计, 基于实验数据确定了传感器的各项参数值。实验发现磁致伸缩系数大、魏德曼效应显著的Fe-Ga材料作为波导丝, 可明显提高电-磁-机械能的转换效率, 获得较大的检测电压信号。研制了新型Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器样机, 并与Fe-Ni波导丝传感器进行了性能对比。结果表明, 与Fe-Ni波导丝相比, Fe-Ga波导丝磁致伸缩位移传感器的检测信号明显增强, 信噪比显著提高, 其检测电压信号幅值比Fe-Ni波导丝检测电压信号幅值提高了40 mV, 相应的传感器精度提高了2倍。