电磁流量计基波平均值的信号调理方法和间歇激磁方法
发布日期:2017/7/16 8:15:06
电磁流量计在信号调理过程中会出现信号失真、信号被放大的问题,并且仪表测量误差也会随运行时间的增加而变大,为了解决这些问题,本文提出了电磁流量计基波平均值的信号调理方法和间歇激磁方法,检定结果表明一该种方法的有效性。        
  电磁流量计是应用范围最为广泛的导电介质(液体)体积流量计量器具。目前国内很多厂家都在生产相应的产品,如天津工业大学生产的LDZ一体化智能电磁流量计,上海光华爱而美特仪器有限公司生产的SCAIc电磁流量计,上海光华仪表厂生产的LDZ一4A电磁流量转换器和LDE型系列电磁流量计等。这些流量计在化工,矿冶,钢铁,煤炭,水利水工,给排水等工业流程及污水排放中获得广泛应用ll],但科技查新显示,这些产品在使用时还存在很多问题:如有的测量范围不高于1:20,测量的最低流量仅为0.4化己s,而低于此值的测量精度很难满足测量要求,有的只采用普通电路模块及信号调理技术,测量精度仅为,流速范围仅达l:40,为0.3一12m/s。国内市场中的国外产品主要以Fisher0Rosemount0Endress+Hauser、Yakogawa等国外大公司的产品为主,这此产品虽然在测量范围、测量精度等指标上优于国内产品,但其产品为西文操作方式,难于掌握,且操作复杂,价格昂贵,因此很难满足国内市场要求。
  针对这种现状,我们对日本、德国、美国及国内产品的技术资料进行了深人的研究,分析发现很多电磁流量计的信号处理方法为峰值采样,电容隔离(或补尝)双极性分时滤波与数字滤波相结合的双重滤波技术,此种技术不能很好解决感应信号失真和信号被放大等问题,另外我们还发现国内有些产品在经过现场一年运行后,仪表的测量误差会超过规定值l的多倍,出现严重的不合格的现象;因此扭寸于上述问题我们开展了研究,并提出解决方案,现论述如下。
  2基波平均值法信号调理
  2.1基本工作原理
  电磁流量计的基本框图如图1所示。
  由法拉第电磁感应原理可知,当流过测量导管的导电流体以流速护作切割磁感应强度为B的磁力线运动时(见图l传感器部分),则在一对检测电极之间检测的感应电动势E所产生的电压U与磁感应强度B、液体流量Q之间的关系为:
  当激磁电流恒定时,磁感应强度B为常值,故U与Q成线性关系,测t出电压值并经过电路转换后,即可得出体积流量l3]。
  2.2基波平均值法信号调理
  上述一对检测电极之间检测的感应电动势是毫伏数量级的弱信号,并且亚加了多种频率的噪声,表示为
  如前所述,采用电容隔离法来抑制零点漂移的,图l中所示信号前里差动放大器抑制共模,经过电容祸合后经交流放 大器放大,于图4中的与时刻进行采样保持,经直流放大后输出,其整机的放大倍数为k。
  这种电路结构简单,对高频可以起到有效的抑制作用,但我们的实验结果表明,该电路的抗能力特别差。为此,本文提出一种基波平均值转换的信号调理方法,其结构框图如图2所示.
  3间歇激磁
  前言中提到,国内有的产品在经过大约一年的现场运行以后,仪表的测t误差会大大超过规定值,经现场技术人员和专家共同分析得出,其原因是又翻教磁电路的激磁方式和激磁功耗没有很好地综合考虑,引起温度不稳定造成的。目前,国内外一般采用矩形波激磁,如图3所示,但在恒流源上会产生较大的压降,增加工耗.为此我们采用间歇激磁方祛来降低功耗(见图4)
  上述研究成果已应用于我们研发的智能一体电磁流量计之中,取得较理想的效果。检定结果如表l所示:
  本文提出了基波平均值的转换方法,即采用窄带滤波的方法提取出信号的基波分量,并求其平均值,在此过程中还较好地滤除了信号中的和噪声分虽,提高了流量信号的了却噪比,有效提高电磁流诬廿t的抗能力。并提出了间歇激磁方法,有效阳氏了激磁功耗,抑制了温升。使产品在测t范围,测量精度和重复性等重要指标上均取得了显著提高。但在零点特性动态响应方面还不完善,这可与双频激磁联合应用以提高其性能,此种方法还有侍于进甲步研究。
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