電磁流量計(jì)：設(shè)計(jì)考慮和解決方案

    哪些工業(yè)領(lǐng)域使用流量計(jì)?
    “如果你不能衡量，你就無(wú)法管理。這是工業(yè)領(lǐng)域的口頭禪，尤其適用于流量測(cè)量。簡(jiǎn)單地說(shuō)，對(duì)流量監(jiān)測(cè)的需求不斷增加，往往要求更高的速度和精度的監(jiān)測(cè)。工業(yè)流量測(cè)量在一些領(lǐng)域很重要，例如家庭垃圾。隨著人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)，為了使我們的世界更清潔，污染更少，廢物的處理和監(jiān)測(cè)變得非常重要。人類消耗大量的水，隨著全球人口的增長(zhǎng)，它將增長(zhǎng)得更多。流量計(jì)對(duì)于監(jiān)測(cè)生活污水和作為污水處理廠過(guò)程控制系統(tǒng)的組成部分至關(guān)重要。流量計(jì)也用于許多工業(yè)控制過(guò)程，包括化學(xué)/制藥，食品和飲料，紙漿和造紙等。此類應(yīng)用通常需要在存在大量固體的情況下進(jìn)行流量測(cè)量，這是大多數(shù)流動(dòng)技術(shù)難以滿足的要求。

    運(yùn)輸計(jì)量領(lǐng)域處理雙方之間的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移和支付，需要高端流量計(jì)。一個(gè)例子是通過(guò)大型管道系統(tǒng)運(yùn)輸石油產(chǎn)品。在這種應(yīng)用中，即使流量測(cè)量精度隨時(shí)間的變化很小，也可能導(dǎo)致一方損失或顯著收益。

    電磁流量計(jì)
    為什么電磁感應(yīng)是液體流量測(cè)量的理想選擇?
    對(duì)于液體流量的測(cè)量，電磁流量計(jì)技術(shù)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它的傳感器一般連接在管道上，其直徑與管道的直徑一致，因此測(cè)量時(shí)不會(huì)干擾或限制介質(zhì)的流動(dòng)。由于傳感器沒有直接浸入液體中，也沒有運(yùn)動(dòng)部件，所以不存在磨損問題。

    電磁法測(cè)量的是體積流量，這意味著測(cè)量對(duì)流體密度、溫度、壓力和粘度等參數(shù)的變化不敏感。一旦電磁流量計(jì)用水校準(zhǔn)，它就可以用于測(cè)量其他類型的導(dǎo)電流體，而無(wú)需進(jìn)一步校準(zhǔn)。這是其他類型流量計(jì)所不具備的重要優(yōu)勢(shì)。

    電磁流量計(jì)特別適用于固液兩相介質(zhì)的測(cè)量，如泥漿和其他具有懸浮泥漿、固體顆粒、纖維或粘稠物的高導(dǎo)電性介質(zhì)。可用于測(cè)量污水、泥漿、紙漿、紙漿、化纖紙漿等介質(zhì)。這使得它特別適用于食品、制藥等行業(yè)，可用于測(cè)量玉米糖漿、果汁、酒精、藥物、血漿和許多其他特殊介質(zhì)。

    傳感器的輸出范圍是多少?
    傳感器提供差分輸出。典型靈敏度范圍為150 μv/(mps) ~ 200 μv/(mps)。由于勵(lì)磁電流的方向是不斷交變的，傳感器的輸出信號(hào)幅度將加倍。流量測(cè)量范圍為0.5 m/s ~ 15 m/s，傳感器輸出信號(hào)幅度范圍為75 μv ~ 4 ~ 6 mV。圖3顯示了由恒流源通電且流體流經(jīng)傳感器時(shí)的傳感器輸出信號(hào)。在傳感器輸出引線上捕獲的示波器顯示，在大共模電壓下有一個(gè)非常低的信號(hào)位。紫色曲線對(duì)應(yīng)的是正極，紅色曲線對(duì)應(yīng)的是負(fù)極。粉色曲線是一個(gè)數(shù)學(xué)通道，用來(lái)減去正負(fù)極。低電平信號(hào)位于較大的共模電壓中。

    傳統(tǒng)的傳感器測(cè)量方法是什么?
    傳統(tǒng)的方法主要是模擬-使用具有高輸入阻抗和高輸入共模抑制的前置放大器來(lái)處理傳感器漏電流效應(yīng)，然后是三階或四階模擬帶通濾波器和采樣保持級(jí)，最后是模數(shù)轉(zhuǎn)換。規(guī)范的模擬前端方法如圖4所示。傳感器輸出信號(hào)首先由儀器放大器放大。目標(biāo)信號(hào)必須盡可能地放大，同時(shí)避免不必要的直流共模電壓使放大器輸出飽和。這通常將第一級(jí)儀表放大器的增益限制為zui大10倍。帶通濾波器級(jí)進(jìn)一步消除了直流效應(yīng)，并在進(jìn)入采樣保持電路之前再次放大信號(hào)——正是這種差分信號(hào)代表了流量——然后被發(fā)送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。