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电磁流量计基波平均值的信号调理方法和间歇激

时间:2021-02-22
针对电磁流量计在信号调理过程中存在的信号失真、信号放大、仪器测量误差增大等问题,提出了电磁流量计基波均值的信号调理方法和间歇激磁法,通过检定验证了该方法的有效性。
电磁式流量计是一种导电介质(液体)体积流量测量装置,应用广泛。现在国内许多厂家都在生产相应的产品,比如天津工业大学的LDZ集成化智能电磁流量计,上海光华爱和美特仪器有限公司的SCAIc电磁流量计,西源仪表公司的LDZ一4A电磁流量计,以及LDE系列电磁流量计。在化工、矿冶、钢铁、煤炭、水利水工、给排水等工业过程和污水排放领域,流量计得到了广泛的应用,但是在实际使用中,这些产品存在着许多问题:有的流量计的测量范围不大于1:20,低流量测量仅有0.4秒秒,低于此值的测量精度难以满足测量要求,有的仅采用常规电路模块和信号调理技术,测量精度仅为l:40,流速范围仅为0.3112秒/秒。国外市场主要是Fisher0Rosemount0Endress+Hauser、Yakogawa等国外大公司的产品,这类产品虽然在量程、精度等方面比国内产品要好,但其产品属于西文操作方式,不易掌握,且操作复杂,价格昂贵,难以满足国内市场的需求。
鉴于此,我们深入研究了日本、德国、美国及国内产品的技术资料,分析发现,电磁流量计的信号处理大多采用峰值采样、电容隔离(或补尝)双极性分时滤波和数字滤波相结合的双重滤波技术,这种技术不能很好地解决感应信号失真和信号放大等问题,另外我们还发现国内一些产品经现场运行一年以上,其测量误差将超过规定值l,且出现严重的不合格现象;因此我们就上述问题展开研究,并提出解决办法,现将有关情况说明如下。
电磁力计
信号调理的二基波平均法。
2.1基本的操作方式。
图1显示了电磁式流量计的基本框图。
从法拉第电磁感应原理可知,当流过测量导管的导电流体在磁力线上移动时,磁力线的流速为B,被检测电极对之间检测到的感应电动势E产生的电压U与磁感应强度B、液流Q之间的关系如下:
在激磁电流不变的情况下,磁感应强度B是常数,所以U和Q是线性关系,测t出电压值并经过电路变换,就可以得到体积流量l3]。
2.2信号调理的基波平均法。
以上两个检测电极之间的感应电动势是一个毫伏数量级的微弱信号,亚加了各种频率的噪声,表示为。
正如前面所述,用电容隔离法抑制信号零点漂移的方法,如图l所示,在信号前用差分放大器抑制共模,在电容祸合后用交流放大器放大,在图4中是与时刻同步采样,在DC放大后输出,其整机放大倍数为k。
该电路结构简单,能有效地抑制高频干扰,但实验结果表明,其抗高频干扰能力特别差。因此本文提出了一种基波平均变换的信号调理方法,图2显示了它的结构框图。
三个间歇性磁共振
引言中提到,国内有些产品经过约一年的现场运行后,仪表测t误差将大大超过规定值,经现场技术人员和专家共同分析得出,这是由于重新翻修磁路的激磁方式和激磁功耗未作充分考虑,导致温度不稳定所致。当前,国内外普遍采用矩形波激磁,如图3所示,但是在恒流源上会产生很大的压降,增加了工耗.为此,本文采用间歇激磁方去法(见图4)
以上研究成果已在本公司研制的智能化一体化电磁流量计中应用,取得了较好的效果。检定结果见表l:
该文提出了基波平均的变换方法,即用窄带滤波的方法提取信号的基波成分,并求其平均,在滤除信号中的噪声分时,也能很好地提高流量信号的却噪比,有效地提高电磁流诬值的抗干扰能力。采用间歇激磁法,有效地实现了阳氏激磁功耗和温升抑制;从而使得产品在测量范围、测量精度、重复性等重要指标上都得到了显著提高。但是它的响应特性还不够完善,它可以和双频激磁结合来改善它的性能,这种方法也可以作为进甲步的辅助研究方法。

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