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1、电磁流量计1.工作原理1.1传感器电磁流量计是一种应用法拉第电磁感应定律的流量计，用于测量封闭管道中导电液体和浆液的体积流量。电磁流量计由电磁流量传感器和电磁流量转换器两大部分组成O图1为传感器工作原理图示:图1电磁流量计工作原理示意图中：B:磁通密度，和励磁线圈中通过的双向脉冲恒定励磁电流成正比，是一常数。D:导管内径，常数。Ue:信号电压V:导电介质的平均流速如图1所示，根据电磁感应定律，导电性液体介质在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，在与流动方向垂直的方向上产生与流速成比例的感应电势，即在信号电极上产生信号电压Ue
2、oUehB*D*vD,B均为常数，故可计算出流速，进而计算出流量Qv：Qv=(n/4)*D?*v1.2转换器工作原理通用的仪器仪表不能检测电极上感应的信号，只能由配套转换器完成。从传感器电极输出的流量信号有以下特点：①是以介质为参考点(0V)的差动信号。故必须把介质电位作为信号地(0V)传输到转换器。传感器法兰和管道法兰必须“电气“连通，流量计在塑料管道等非金属管道使用时，必须加接地环或接地发兰，或传感器加接地电极。②信号微弱。Ue8B*D*vD为常数；In为励磁线圈的安匝数;在一定流速下，欲增大流量信号，仅能增大磁通密
3、度B.而B又正比于励磁电流I和励磁线圈n•但增大励磁电流I不符合节能的原则，增加励磁线圈匝数n会使传感器变得笨重，线圈电阻的增加又影响励磁电流的恒流性能。现在厂家通常用几百mA〜几十mA的励磁电流产生0.X〜0.0XmV（V=lm/s时）信号。而电子技术和电子元件的发展使接收如此微弱的信号成为可能。①信号内阻大。传感器作为流量信号的电压源，其内阻R0为：R0=1oxdR0,传感器的信号内阻，Q;o,介质电导率,S/cm;d,电极直径，cm,通常d=lcm.自来水：0〜200us/cm=2X104s/cm,R0=5KQ高档
4、电磁流量计允许的电导率下限：o~5us/cm=5X10-6s/cm,R0=200KQ传感器作为流量信号的电压源有如此之高的内阻，对信号的传输和接收都提出了较高的要求.②干扰多，幅度大。如：共摸干扰，微分干扰等。共摸干扰：由静电感应引起的在两个电极上产生的大小相等，方向相同的干扰电压：a・励磁线圈对电极存在绝缘电阻和分布电容，此分布阻抗和流体内阻构成了分压回路，两电极上就产生了励磁电压的分压值;b.在传感器与转换器地线之间存在着接地电阻，杂散电流在接地电阻上的压降,使两电极对转换器输入端形成电位差，即共摸干扰.杂散电流以5
5、0Hz工频电流居多.微分干扰：变压器效应引起的.由一电极引线--一电极一-流体内阻一另一电极一另一电极引线构成了一匝回路;而通过电极的测量管假想剖面不可能完全垂直，总有少许磁力线通过这个剖面,即通过上述一匝回路，感应出电压•此电压沿两引线传输至转换器输入端，但它并不反映流量变化，是一种干扰，并与励磁电流的变化率成正比,称微分干扰。tt电磁流量计结构特点和工作原理引起的,如微分干扰.根据上述电磁流量传感器的工作原理和信号特点，电磁流量转换器的电子线路通常包含以下几部分:①抑制干扰，接收，放大，转换流量信号。根据流量信号为差
6、动信号，且内阻大，具有共摸干扰的特点，输入级采用高输入阻抗，高共摸抑制比,低噪声，低飘移的运算放大器,构成差动放大输入电路。高档的转换器可达到输入阻抗Ri=1010Q,共模抑制比CMRR二120db。图3传感器内阻图3表示：传感器可以看成具有内阻Ro的信号电压源，当转换器输入放大级的输入阻抗Ri>>Ro时，才能精确检测信号电压Ueo分离型信号传输采用多重屏蔽电缆，且内层屏蔽采用屏蔽驱动技术，使内层屏蔽与芯线等电位，外层屏蔽接地以防止干扰。如此，内层屏蔽与芯线间的分布电容对信号不分流，防止信号的衰减。更重要的是,避免了两路
7、信号不对称的衰减，使共摸干扰变为差动干扰•而差动干扰信号更难抑制。转换器上标有“DS1“和“DS2“的端子，意即“屏蔽驱动“DRIVESCREEN“之缩写;DS图4屏蔽驱动又因为存在微分干扰及励磁线圈电感的积分作用，每半个励磁期的起始阶段不稳定，所以对流量信号沿每半周期的后半段取样，即所谓同步釆样技术（图5）。励磁电流流量信号/7m/t■采样部分图5同步采样转换器将流量信号放大转换后，在经相应的电路处理，可显示流量、总量等参数，并能输出脉冲、模拟电流等信号。①向传感器提供励磁电流的高效恒流源。励磁波形的改进是电磁流量计更
8、新换代的标志之一•由原来的工频正旋波励磁发展到现在的矩形波励磁，三值波励磁，双频励磁，以至多频励磁，使功耗降低，零点稳定性提高，干扰减少，并更能适应桨液测量。励磁电源为双向脉冲恒流源，稳定性要求较高，长期工作电流值的漂移不应超过万分之五；而不同仪表恒流源的不一致性,可以用转换器增益系数补偿；此为工厂系数，用户不可访问
