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浆液型电磁流量计工作原理

作者:Admin 发布时间:2018-03-30 [ ] 浏览:
浆液型电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律的流量计[1],其测量管是内衬绝缘材料的非导磁合金管道。它的两个电极沿管径方向穿通管壁固定的在测量管上,电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈被方波脉冲电流激励时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生一个磁通量密度为B的工作磁场。如果具有一定电导率的流体流经测量管,则根据法拉第电磁感应定律,导电流量切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B、测量管内径d与平均流速V的乘积。电动势E(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器。转换器将流量信号放大处理后,可显示流量、总量,并能输出脉冲、模拟电流等信号,用于流量的控制或调节。
 
电磁流量计具有以下特点[2]:(1)测量不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响;(2)测量管内无阻碍流动部件,无压损,直管段要求较低;(3)传感器衬里和电极材料有多种选择,适合多种液体和浆液测量;(4)转换器可采用多种励磁方式,功耗低、零点稳定、精确度高。转换器可与传感器组成一体型或分离型;(5)转换器采用高性能微处理器,参数设定方便,编程可靠;(6)电磁流量计进行双向测量,可显示正、反流量,具有多种输出:电流、脉冲、数字通讯、HART。
 
由于具有高精度、无压损的特点电磁流量计深受市场的欢迎。在使用上,为了保证电磁流量计测量精度必需满足以下条件[3-6]:(1)被测流体必须具有导电性;流体电导率不低于5 μ s/cm;(2)被测流体介质必须充满管道;(3)被测流体介质必须均匀;(4)电磁流量计测量系统必须良好接地;(5)流量计入口直管段至少5倍的测量管内径长,出口直管段至少2倍;(6)在流量计附近,应避免强电磁场干扰。
 
实现浆液测量的原理
 
使用电磁流量计测量固液两相流时,由于固体颗粒(或液体中气泡)随机摩擦电极表面,导致电化学电势发生突变,产生浆液噪声叠加在流量信号上,使得流量计输出信号的大幅波动。根据浆液噪声的1/f特性及国内外的研究结论[7-11],在设计上可以采用高频励磁或双频励磁来有效降低浆液噪声的影响,继而从信号处理上进一步削弱浆液噪声,提高测量精度。因此,电磁流量计的励磁控制方法和信号处理方法至关重要。
 
下面分别从励磁控制、信号处理和变送器研制三个方面进行介绍。
 
(1)励磁控制方案
 
针对恒流控制的快速性、励磁电流检测的准确性及励磁频率控制的精确性的目的,合肥工业大学基于线性电源设计了恒流控制电路,并采用高压源激励,使其具有快速响应性能,基于H桥设计实现方波励磁驱动电路,在H桥低端与地之间接入检流电路,并通过控制H桥工作方式实现准确检流,基于DSP结合外围器件设计励磁时序产生电路实现单频或双频精确励磁。