一种新型电磁流量计转换器的设计与实现-论文.pdf

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1、应用研究一种新型电磁流量计转换器的设计与实现唐晓倩(西安航空学院电气学院陕西西安710077)摘要：电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律的原理来测量液体体积流量的仪表，其励磁方式越来越多。目前国内外厂家普遍采用低频矩形波励磁。本文针对低频矩形波励磁存在的问题，在原先22ov交流励磁的传感器的基础上，提出了一种新型转换器的设计方案，来满足越来越高测量精度的需要。重点解决仪器的抗干扰、提高零点的稳定性以及测量精度等问题。关键词：电磁流量计交流励磁转换器干扰中图分类号：TH814文献标识码：A文章编-~'：1007—9416(20

2、14)07—009102电磁流量计由于具有可靠性高，耐腐蚀性强，测量精度高，容易O=VA=(E／BD)(z．D／4)：(zD／4B)E(2)变更测量范围，具有光滑无阻力的导管、无附加压降等特点，在石由上式可知流量体积Q和E成正比，通过测量出E的值就能计油、化工、冶金、造纸等行业得到了广泛应用，并且各类电磁流量计算出液体的体积流量。的发展与应用得以进一步深化，其市场具有很大的扩展空间。电磁2研究价值及难点流量计已经成为解决流量测量困难的重要工具，无论国内外都是重点发展产品。在过去的几十年中，电磁流量计几乎已经在所有工业为了避

3、免产生极化现象而影响测量准确度，电磁流量计的磁路领域中得到证明和检验。MICONEX2002流量仪表参展商与产品系统采用各种励磁方式，如50Hz正弦电流励磁，低频矩形波励磁，三分析，国内厂商主要集中在差压、电磁、涡街、流量显示仪几大类，而值低频矩形波励磁，双频矩形波励磁等励磁方式。现在大约80％的场电磁流量计参展商比例就占12％，在流量仪表参展商中仅次于涡街合采用低频矩形励磁技术，但是这种技术容易接近其工作极限，造流量计“】。成在过程中产生大噪声或多峰值的信号，导致测量结果不确定或重复性较差；低频矩形测量窗口很小，而正弦波

4、测量的测量窗口几乎1电磁流量计原理接近looo／o(~图2)；在多相流体的情况下，低频矩形励磁的应用也受EMF的测量原理基于法拉第电磁感应定律，只是切割磁力线的到限制，根据流体在电极上的噪声频谱，在25Hz以内，噪声含量最导体不是一般的金属导体，而是具有一定导电率的液体流柱，切割大。另外，脉冲磁场励磁频率所产生的奇数谐波也必须得到处理，导磁力线的长度是两电极之间的距离，近似等于液体的直径，即测量致噪音增加和信号输出不稳定[21，所以对于交流励磁的电磁流量计管内径D如图1所示。由电磁感应定律可知：的研究具有一定的实用价值。但

5、是交流励磁电磁流量计存在着微分E：一d西}dt=一BdA}dt：一BDdl}dt=8Dy01、干扰电压、同相干扰电压、共模干扰电压、串模干扰电压等(见5式)。液体的体积流量为：课题的目标就是消除或减少各个干扰电压。尤其是消除微分干扰和同相干扰。R2R设信号模型：E=BvD+=+．i}2(3)口f口i磁感应强度：B=Bsinmt(4)贝Ⅱ有：E=B~vDsincot+klBmCOCOScot一2COsincot(5)其中：第一项为有用信号，第二项为微分干扰信号，第三项为同相干扰信号。3电路数学模型3．1电路整体思路设参考电压

6、：U，2=Asincot(6)u：E,U2=Asincot*(BvD+k)：图1原理示意图(AB~vD一B)／2+(k~ABcosin2cot—ABvDcos2rot+k2AOm(_O2cos2c0t)／2(7)低频矩形船戳由(7)式可以看出经过乘法器后得到的电压信号U由直流部分捌爨窗∞li(一k2ABmco)／2和交流部分(k1ABmcosin2rot—ABvDcos、交蒋话璇、一一蠢．2ot+COS2cot)／2组成。通过低通滤波器把交流部分滤掉，剩下直流部分是一个以流速v为变量的线性的函数。即_(=av—bo式中口=

7、D，b：，b为系统的零点。b越小，系统的零点稳定性就越好。图2低频矩形励磁和交流励磁比较3．2消除系统的零点收稿日期：2014-06-30作者简介：唐晓倩(1983-)，女，陕西西安人，硕士研究生，研究方向：过程控制。应用研究不发生变化。由于信号的电源和电路的电源不是同一个电源，所以不能通过高输入阻抗、高共模抑制比的集成仪用放大器，采用高输入阻抗的同相放大器。还有电磁流量计传感器输出的信号夹杂着高频干扰，通过示波器不能识别其信号，因此也通过低通滤波获得有用的信号，信号经过低通滤波后幅值和相位均发生变化，需要通过移相电路来调

8、整相位关系。最后的除法电路把两路信号因为低通滤波后带来的幅值变化可以很好的消除掉。对于RC低通滤波电路，电：1压增益的幅值阳和相角妒_3】分别为．／f／／／二)：和，lH=一arctg(f／．)。因此对与两路信号上的RC低通滤波参数的选择要保持一致，即．一致。这样才可以消除因RC低通滤波带来图3电路原理