電磁流量計(jì)空管檢測(cè)裝置要求
1.一種適用于工頻正弦交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)空管檢測(cè)裝置,包括一個(gè)有工頻正弦交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)傳感器和一個(gè)空管檢測(cè)裝置電路,基特征在于電磁流量計(jì)傳感器在工頻交流勵(lì)磁下,產(chǎn)生交變磁場(chǎng),導(dǎo)電流體在交變磁場(chǎng)中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)信號(hào),通過電磁流量計(jì)傳感器上的兩個(gè)電極,輸出至空管檢測(cè)裝置電路,經(jīng)過該電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理后,再通過電纜輸出至電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器。
2.要求中所述的空管檢測(cè)裝置,其特征在于所述的電路中產(chǎn)生高頻方波激勵(lì),經(jīng)模擬電路轉(zhuǎn)換為高頻正弦激勵(lì)信號(hào),該正弦激勵(lì)信號(hào)直接施加在,電磁流量計(jì)傳感器的其中一個(gè)電極與地之間;
3.要求中所述的空管檢測(cè)裝置中,其特征在于所述的電路中產(chǎn)生高頻方波激勵(lì),經(jīng)模擬電路轉(zhuǎn)換為高頻正弦激勵(lì)信號(hào),該正弦激勵(lì)信號(hào)直接施加在,電磁流量計(jì)傳感器的兩個(gè)電極之間;
4.要求中所述的空管檢測(cè)裝置中,其特征在于所述的電路就近放置于電磁流量計(jì)傳感器電極的出線處(或者是傳感器內(nèi)部),經(jīng)過信號(hào)處理后再通過電纜傳輸至電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器。
5.要求中所述的空管檢測(cè)裝置中,其特征在于所述的電路是有一個(gè)高通濾波電路將,用于空管檢測(cè)信號(hào)的髙頻正弦激勵(lì)信號(hào)提取岀來,有一個(gè)低通濾波電路將,電磁流量計(jì)傳感器的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)提取出來;實(shí)現(xiàn)高頻正弦激勵(lì)信號(hào)與傳感器的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)相互分離
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的空管檢測(cè)裝置中,其特征是與電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器連接的二芯電纜上,其中一根導(dǎo)線進(jìn)行供電,另外一根導(dǎo)線用于傳輸經(jīng)過調(diào)理后的流速信號(hào);電源與流速信號(hào)的傳輸,是共用一根二芯電纜
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的空管檢測(cè)裝置中,其特征是在供電電纜上疊加經(jīng)過調(diào)制的數(shù)字信號(hào),用于空管檢測(cè)裝置與電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器之間傳輸數(shù)據(jù)
一、技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種在測(cè)量流體流速的電磁流量計(jì)中,用于判斷管道中是否存在液體介質(zhì)的裝置,即空管檢測(cè)裝置。該裝置不需要在測(cè)試管上增加測(cè)量電極,而是直接在電磁流量計(jì)現(xiàn)有的測(cè)量電極上,施加激勵(lì)電流的方式來檢測(cè)管內(nèi)流體介質(zhì)的電導(dǎo)率,以此作為判斷是否為空管狀態(tài)的依據(jù)。該裝置不僅適用于液固兩相流體,而且還可用于其他需要測(cè)量流體(包括液體和液固兩相流體)電導(dǎo)率
二、電磁流量計(jì)背景技術(shù)
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)原理在一個(gè)激勵(lì)磁場(chǎng)下流體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)來進(jìn)行測(cè)量,傳感器兩電極輸岀與流體流速成正比的感應(yīng)電勢(shì)。因此,電磁流量計(jì)主要是一種測(cè)量流體流速的儀器。由于空管會(huì)造成電磁流量計(jì)的電極暴露在空氣中,容易引入電磁騷擾,造成電磁流量計(jì)錯(cuò)誤的輸岀流速信號(hào);隨著電磁流量計(jì)的應(yīng)用越來越多,希望電磁流量計(jì)在技術(shù)上能具有對(duì)流體導(dǎo)電率或內(nèi)阻進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)的能力,當(dāng)檢測(cè)到電磁流量計(jì)是空管時(shí),則無條件的輸出零流速。目前有采用電容耦合高頻方法來判別傳感器空管故障的流體電導(dǎo)率相對(duì)變化閾值檢測(cè)方法,但采用相對(duì)電導(dǎo)率檢測(cè)存在對(duì)低電導(dǎo)率流體測(cè)量不準(zhǔn)確的問題,且對(duì)于液圊兩相流體的電導(dǎo)率不穩(wěn)定,測(cè)量非常容易出現(xiàn)誤判空管的情況;申請(qǐng)?zhí)枮?4193261.3專有利用附加峰峰值為14ν頻率為0.5z的方波交流激勵(lì)來連續(xù)檢測(cè)空管,不極化電極且可使用高分布電容的電纜來工作,但由于空管檢測(cè)信號(hào)小于激勵(lì)頻率很容易受到由實(shí)際流體流動(dòng)所產(chǎn)生的流量噪聲所影響,且0.5z激勵(lì)信號(hào)與工頻50HL信號(hào)難以分離,不適用于工頻正弦交流勵(lì)磁。有公開號(hào)為CN1731106A專有采用串接激勵(lì)的方法解決電磁流量計(jì)對(duì)低電導(dǎo)率流體測(cè)量的技術(shù)。公開號(hào)為CN1760643A專有采用并聯(lián)式激勵(lì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體測(cè)量實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。然而公開號(hào)為CN1731106A、CN1760643A專有均存在同樣的問題,對(duì)于正弦交流勵(lì)磁來說,其采取的激勵(lì)措施使得附加激勵(lì)產(chǎn)生的流體阻抗信號(hào)與磁場(chǎng)激勵(lì)下的流量信號(hào)難以分離,彼此之間存在干擾的現(xiàn)象難以消除,使得測(cè)量結(jié)果可能不準(zhǔn)。公開號(hào)為CNI01718565A專有采用電極兩端串接由光電轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào),提供了一種既能保持在磁場(chǎng)激勵(lì)下的高性能流量測(cè)量特性,又能在附加電勢(shì)激勵(lì)下對(duì)電極兩端間流體阻抗進(jìn)行監(jiān)測(cè),但電路結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜化,同時(shí)由于不能連續(xù)測(cè)量流體阻抗,所以不適用工頻正弦交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)因此,對(duì)于采用工頻正弦交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì),對(duì)流體電導(dǎo)率或內(nèi)阻進(jìn)行定量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)還沒有較為理想的方法應(yīng)用于產(chǎn)品中,一定程度上妨礙了電磁流量計(jì)向低成本、多功能化和高可靠性方面發(fā)展。
本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足和滿足產(chǎn)品的實(shí)際需要,提供一種適用于工頻正弦交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)空管檢測(cè)裝置,它具有簡單的電路結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)與流速測(cè)量信號(hào)之間相互分離,連續(xù)的測(cè)量流體電導(dǎo)率,對(duì)低電導(dǎo)率流體也能監(jiān)控,且對(duì)信號(hào)傳輸電纜的分布電容沒有要求。
為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型的空管檢測(cè)裝置包括一個(gè)差分放大電路,一個(gè)濾波電路,一個(gè)電源供電電路和由CPU控制的激勵(lì)電路及通信接口。由CPU控制口產(chǎn)生正弦高頻激勵(lì)電流,用于測(cè)試流體的電導(dǎo)率,直接施加在其中一個(gè)電極與地或者是兩個(gè)電極之間,由此產(chǎn)生被測(cè)流體電導(dǎo)率的測(cè)量信號(hào),該測(cè)量信號(hào)與流體電導(dǎo)率成線性關(guān)系,該測(cè)量信號(hào)以下簡稱為“空管檢測(cè)信號(hào)”;經(jīng)過濾波電路將空管檢測(cè)信號(hào)與流速測(cè)量信號(hào)相互分離,獲得的空管檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過CPU數(shù)字濾波處理,可連續(xù)不間斷的采集當(dāng)前流體的纟色對(duì)電導(dǎo)率,通過CPU內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的空管閾值相比較,來判斷是否為空管。由于電導(dǎo)率僅與流體介質(zhì)
自身有關(guān),通過測(cè)量其電導(dǎo)率,就可以準(zhǔn)確的判斷流體的特征,因而將空管檢測(cè)的閾值設(shè)定為一個(gè)可調(diào)參數(shù),使其適用范圍更廣,更有利于解決由于管道內(nèi)壁上殘流的液體而造成誤判空管問題。沒有使用通常的分時(shí)復(fù)用檢測(cè)方法,采用了連續(xù)檢測(cè)方式,是為了適應(yīng)正弦交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)的特性,而專門設(shè)計(jì)的方案。
由于采用的是連續(xù)測(cè)量流體電導(dǎo)率,為了盡可能降低空管檢測(cè)信號(hào)對(duì)流速測(cè)量信號(hào)的影響,需要提高空管檢測(cè)信號(hào)的頻率,才能使用濾波電路將空管檢測(cè)信號(hào)與流速測(cè)量信號(hào)之間相互分離;電磁流量計(jì)傳感器的輸出流速測(cè)量信號(hào)是通過電纜與信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接,為了減少外界的電磁干擾,該電纜通常使用屏蔽電纜,該電纜不可避免的存在較大的分布電容,電纜每米長度的分布電容甚至達(dá)到了數(shù)百PF的電容值,由于空管檢測(cè)信號(hào)的頻率提高有利于與流速測(cè)量信號(hào)相互分離,但由于電纜分布電容的影響,該分布電容會(huì)損耗空管檢測(cè)信號(hào),特別是長距離的屏蔽電纜,會(huì)直接影響到空管檢測(cè)信號(hào)對(duì)于流體電導(dǎo)率的測(cè)試。為了解決上述問題,確保微弱的空管檢測(cè)信號(hào)不失真的傳輸,空管檢測(cè)裝置就近放置于電磁流量計(jì)傳感器的出線處,正弦高頻激勵(lì)電流直接施加在,電磁流量計(jì)傳感器的其中個(gè)電極與地或者是兩個(gè)電極之間,空管檢測(cè)裝置通過判斷空管檢測(cè)信號(hào),直接打開或者是關(guān)閉電磁流量計(jì)傳感器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器之間的信號(hào),實(shí)現(xiàn)了空管時(shí)無流速信號(hào)輸出,即當(dāng)檢測(cè)到電磁流量計(jì)是空管時(shí),則無條件的輸出零流速空管檢測(cè)裝置就近放置于電磁流量計(jì)傳感器的岀線處,解決了髙頻率空管檢測(cè)信號(hào)對(duì)電纜分布電容大小的要求。由于電磁流量計(jì)傳感器與信號(hào)傳換器之間通常只有用于傳輸流速測(cè)量信號(hào)的二芯屏蔽電纜,并沒有低壓直流電源供給電纜,為了滿足通用的安裝習(xí)慣,不對(duì)空管檢測(cè)裝置另外增加供電電纜,空管檢測(cè)裝置的供電電源使用二芯屏蔽電纜的其中一根導(dǎo)線進(jìn)行供電,另外一根導(dǎo)線用于傳輸經(jīng)過調(diào)理后的流速的測(cè)量信號(hào);空管檢測(cè)裝置的空管閾值參數(shù)設(shè)置,則使用數(shù)字調(diào)制方式,疊加在供電電源的電纜上進(jìn)行傳輸,由于數(shù)字編解碼是已知的技術(shù),所以在這里不進(jìn)行說明。本實(shí)用新型的空管檢測(cè)裝置不僅可以用于挖泥船上的電磁流量計(jì),也可以用于其他需要測(cè)量流體(包括液體和液固兩相流體)電導(dǎo)率或內(nèi)阻且使用工頻正弦交流勵(lì)磁的情在電磁流量計(jì)產(chǎn)品中,采用本實(shí)用新型的空管檢測(cè)產(chǎn)品后,電磁流量計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體電導(dǎo)率或內(nèi)阻進(jìn)行定量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),對(duì)低電導(dǎo)率流體也能監(jiān)控:且與流速測(cè)量信號(hào)之間相互分離,并采用連續(xù)測(cè)量方式,為了適應(yīng)液固兩相流體的電導(dǎo)率突變問題,使用數(shù)字濾波算法,具有電路結(jié)構(gòu)簡單,同時(shí)也提髙了空管檢測(cè)的準(zhǔn)確率;空管檢測(cè)裝置就近放置于電磁流量計(jì)傳感器的出線處,對(duì)信號(hào)傳輸電纜的分布電容大小沒有要求的特點(diǎn),更有利于電磁流量計(jì)產(chǎn)品向低成本、多功能化和高可靠性方面發(fā)展。
四、附圖說明
圖1是一種原有電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是一種原有帶空管檢測(cè)的電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是一個(gè)電極與地之間施加空管檢測(cè)信號(hào)的電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)示意圖
圖4是兩個(gè)電極之間施加空管檢測(cè)信號(hào)的電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)示意圖
五、具體實(shí)施方式
見圖1示意圖中,電磁流量計(jì)傳感器在交流勵(lì)磁下,產(chǎn)生交變磁場(chǎng),導(dǎo)電流體在交變磁場(chǎng)中切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E1,通過屏蔽電纜輸出至遠(yuǎn)端信號(hào)轉(zhuǎn)換器的主控制電路板,在主控制電路板上輸出流速信號(hào)并顯示見圖3、圖4示意圖中,由CPU控制口產(chǎn)生周期為l6us的高頻激勵(lì),經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換為高頻正弦激勵(lì)E2,該正弦激勵(lì)直接施加在,電磁流量計(jì)傳感器的其中一個(gè)電極與地或者是兩個(gè)電極之間,(圖3是一個(gè)電極與地之間施加空管檢測(cè)信號(hào)的電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)圖,圖4是兩個(gè)電極之間施加空管檢測(cè)信號(hào)的電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)圖);由此產(chǎn)生被測(cè)流體內(nèi)阻Rl的測(cè)量信號(hào)U1,該測(cè)量信號(hào)U1與流體內(nèi)阻R1成線性關(guān)系U1=K*R1(K為已知系數(shù))。不可避免的是流體內(nèi)阻測(cè)量信號(hào)與流體流速測(cè)量信號(hào)同時(shí)存在,二者混在一起,再經(jīng)過高通濾波電路將空管檢測(cè)信號(hào)提取岀來,此時(shí)對(duì)流速信號(hào)衰減在60dB以上,經(jīng)CPU實(shí)時(shí)采樣并經(jīng)過數(shù)字濾波后,與設(shè)定的閾值(可調(diào)參數(shù))相比較,若判斷為空管,則CPU發(fā)出zero信號(hào),立刻閉合開關(guān)K1關(guān)閉流速測(cè)量信號(hào),使信號(hào)轉(zhuǎn)換器顯示為零,否則斷開開關(guān)KI正常輸出流速信號(hào)。而電極上流速測(cè)量信號(hào)經(jīng)過低通濾波電路,此時(shí)對(duì)空管檢測(cè)信號(hào)衰減60B以上,再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后輸出流速信號(hào),實(shí)現(xiàn)與空管檢測(cè)信號(hào)相互分離,從而保證流速測(cè)量的準(zhǔn)確度。
見圖2示意圖中,是一種原有的帶空管檢測(cè)的電磁流量計(jì)的電路結(jié)構(gòu)圖,由于電纜分布電容的影響,該分布電容對(duì)高頻率的空管檢測(cè)信號(hào)有一定的損耗,特別是長距離的屏蔽電纜,會(huì)直接影響到空管檢測(cè)信號(hào)對(duì)于流體電導(dǎo)率的測(cè)試,所以該結(jié)構(gòu)并不適合,本實(shí)用新型提出的高頻率信號(hào)空管檢測(cè)方式。結(jié)合圖3和圖4可以看出為了保證微弱的空管檢測(cè)信號(hào)不失真的傳輸,空管檢測(cè)裝置就近放置于傳感器出線處(傳感器內(nèi)部),進(jìn)行信號(hào)處理后再通過屏蔽電纜傳輸,從而徹底的徹底解決了髙頻率空管檢測(cè)信號(hào)對(duì)電纜分布電容大小的要求。
由于電磁流量計(jì)傳感器與信號(hào)傳換器之間通常只有用于傳輸流速信號(hào)的二芯屏蔽電纜,并沒有低壓直流電源供給電纜,為了滿足通用的安裝習(xí)慣,不再對(duì)空管檢測(cè)裝置另外增加供電電纜,空管檢測(cè)裝置的供電電源使用二芯屏蔽電纜的其中一根導(dǎo)線進(jìn)行供電,另外一根導(dǎo)線用于傳輸經(jīng)過調(diào)理后的流速信號(hào);實(shí)現(xiàn)直流供電與信號(hào)傳輸共用一根二芯屏蔽電纜。
根據(jù)不同的使用環(huán)境,信號(hào)傳換器需要調(diào)整空管檢測(cè)裝置的空管閾值參數(shù)設(shè)置時(shí),則使用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式,該信號(hào)疊加在供電電源的電纜上進(jìn)行傳輸,方便在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整空管檢測(cè)裝置的參數(shù),滿足不同的使用條件。由于數(shù)字編解碼是已知的技術(shù),所以在這里不詳細(xì)進(jìn)行說明。
以上所述,為本實(shí)用新型電磁流量計(jì)空管檢測(cè)裝置較佳的具體實(shí)施方式
上一條：
一種應(yīng)用于電磁流量計(jì)極化電壓檢測(cè)的電路
下一條：
恒磁式電磁流量計(jì)的極化電壓控制方法研究
