非滿管電磁流量傳感器的設計
非滿管電磁流量傳感器的設計
由于非滿管電磁流量計傳感器和普通的電磁流量傳感器有所不同，普通的電磁流量傳感器只能是在滿管流量的情況下才能正常工作，一對測量電極不能滿足對流速的測量，本文非滿管電磁流量傳感器采用三對測量電極【22。28】，以滿足在不同液位下都能夠對流體的流速進行測量。普通的電磁流量計，它的測量管是一內襯絕緣材料的非導磁合金短管，電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上，其電極頭與襯里內表面基本齊平，勵磁線圈采用非均勻磁場技術及特殊的磁路結構12,51，當勵磁信號通入勵磁線圈中時， 將在與測量管軸線垂直的方向上產生一磁通量密度為B的工作磁場，此時若有一定電導率的流體流經測量管，將切割磁力線感應出電動勢E，電動勢E正比與磁通量密度B，測量管內徑D與平均流速V的乘積，電動勢E(流量信號)由電極檢出并通過電纜送到轉換器中，轉換器將流量信號放大處理后，可以顯示流體流量。’
由于設計的是非滿管型電磁流量計，因此，與上述普通的電磁流量計不同的地方在于，電極間的感應電動勢E不是像兩電極那樣只正比于測量管內徑D (兩電極電磁流量計中，兩個電極之間的距離即是測量管內徑D)，本論文里面的感應電動勢E與當前測量所用的測量電極之間的距離d成正比【H】。具體電極位置見圖2．1。其中l一測量管2—勵磁線圈3—信號處理電路蝴磁電路5，仁對電極(液位為管徑的50％) 7，江第二對電極(液位為管徑的30％)9，1旺第三對電極(液位為管徑的10％) 1l一差壓傳感器12-接地電極13一電磁流量轉換器1仁電磁流量傳感器圖2．1非滿管電磁流量計的結構示意圖圖2．2非滿管電磁流量計的各對電極和差壓傳感器的立體分布圖從圖2．1和圖2．2，可以明顯地看出，非滿管電磁流量傳感器的基本構造與普通的電磁流量傳感器的不同之處。普通的開封電磁流量計的兩個電極的安裝位置與圖2．1中的5，6對電極的位置相同，而非滿管電磁流量傳感器多出了下面的兩對電極。下面的兩對電極是為了能夠在非滿管流體經過的時候，電極能夠接觸到流體，對流體的流速進行測量【14】。
當流體的流動狀態是充滿管道時，非滿管電磁流量計測量與計算過程是同普通型電磁流量計相同。通常而言，流體在管道內流動，它的液位大多數情況下是在管徑的30％以上的，所以這里電磁流量傳感器中的第二對電極的高度安裝在了管徑30％的位置，當流體的液位值日在管徑的30％50％之間的時候，選擇第二對電極進行流速的測量。鑒于目前的非滿管電磁流量計目前只能測量到液位值日為管徑的10％處，因此，第三對電極的高度安裝在管徑10％的位置。在管道的底部(和三對電極在同一圓形橫截面上)，安裝一個接地電極【21，設置接地電極的目的是為了可靠地、穩定地將導電液體作為差動流量信號的基準點與轉換器的信號連接起來。為了穩定地接地，一般是選擇與電極材料一致或者相近的耐腐蝕材料作為接地電極或者接地環的材料，它與液體之間形成相近或大致相等的極化電位。這樣可以使的儀表的輸出擺動減小。勵磁線圈產生的磁場B是通過電磁流量轉換器里面的勵磁電路產生的勵磁電流通到勵磁線圈產生的。‘
已有的研究成果表明，采用低頻正弦波勵磁方式f291，鎖相放大技術是可行的。可以實現選擇與勵磁頻率相一致的有用信號頻率，去掉工頻干擾等各類干擾因素。鎖相環的特點是，利用外部輸入的參考信號控制環路內部振蕩信號的頻率和相位。
本文中是采用乘法器來實現這一鎖相的目的。理論上，電極輸出的信號頻率應該是和勵磁信號的頻率相同，但是由于儀表的實際應用過程中，有大量的電磁干擾以及受工頻電源的影響，會影響測量的結果。通過對低頻正弦波勵磁下的信號處理方法的研究，可以實現對有用信號的提取，最終獲得流速信號，本文將在轉換器的設計中進行描述。
從圖2．2中可以看到，在測量管頂部和底部，還有一個差壓傳感器‘261，它是用來測量流體流過測量管時在不同液位下的差壓信號值，差壓傳感器測量獲得液相和氣相的壓差信號，現在的傳感器輸出大多數是標準電流值(4～20mA)，需將標準電流信號輸出串聯一個電阻，則電阻兩端的電壓值U與液位信號Ⅳ所對應的差壓信號△P成一一對應的正比關系，根據公式ap=偌H (2．1) 其中P為流體的密度，g為重力加速度由差壓傳感器的測量性質推導得出H=kl書U (2．2) 其中系數kl壓力液位的比例系數。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：
