電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)
電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)
1．小信號(hào)轉(zhuǎn)換放大技術(shù)
對(duì)于電磁流量計(jì)來(lái)說(shuō)，傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只有幾mV。這樣微弱的電動(dòng)勢(shì)能否被準(zhǔn)確測(cè)量主要取決于流量信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的技術(shù)性能D3,36,4．6,47,48】。由圖2．1傳感器內(nèi)阻與流量信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸入阻抗的關(guān)系可知，流量信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊所測(cè)量的電壓￡二并非原電動(dòng)勢(shì)置，而是k·E一風(fēng)，即： E。一i兩Rjrr xEt (2—1)
R E， I 圖2．1內(nèi)阻等效圖其中，丑為變送器內(nèi)阻，R。為流量信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的輸入阻抗。因此若要保證測(cè)量精度，必須使疋>_}足，才能得到E。-五。由于被測(cè)液體的導(dǎo)電率變化會(huì)引起變送器內(nèi)阻的變化，而變送器內(nèi)阻變化又會(huì)引起測(cè)量誤差，為使測(cè)量精度不受交送器內(nèi)阻變化的影響，小信號(hào)放大模塊的輸入阻抗必須足夠大，以至于變送器內(nèi)阻變化引起的測(cè)量誤差可以忽略不計(jì)，同時(shí)輸入阻抗提高也可以降低對(duì)液體的導(dǎo)電率測(cè)量限制范圍。另外，由于變送器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只有幾mV，理論上傳感器輸出的小信號(hào)可以直接用高性能運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，但事實(shí)上傳感器工作環(huán)境往往比較復(fù)雜甚至惡劣，使加到運(yùn)算放大器兩差動(dòng)端上的信號(hào)疊加有共模干擾，因此小信號(hào)放大電路必須具有較高的共模抑制比。
2．量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換及標(biāo)尺變換技術(shù)
智能儀表常需對(duì)外界各種信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。其方法一般為：先由傳感器把外界信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號(hào)，然后用模數(shù)轉(zhuǎn)換器把其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。此時(shí)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換處理，如基本的標(biāo)度交換和漂移、增益誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)及量程切換(當(dāng)測(cè)量范圍較大)等脅,31,46,47,48J。
一、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換
如果傳感器和顯示器的分辨率一定，而儀表的測(cè)量范圍很寬時(shí)，為了提高測(cè)量的精度，智能化測(cè)量控制儀表應(yīng)能有自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程的功能。因?yàn)閷?shí)際被測(cè)信號(hào)需經(jīng)放大器放大后再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，如果用同一增益的放大器去放大，則必然使低電平信號(hào)測(cè)量精度降低。設(shè)如用10mV及IV兩種量程測(cè)量小于10mV的同一被測(cè)信號(hào)，且其放大器的放大倍數(shù)都為10倍，此時(shí)若放大器輸出誤差為0．5mV，那么對(duì)10mV檔的輸入誤差為5％，而對(duì)IV檔的誤差僅0．0596。因此，為了保證信號(hào)測(cè)量精度，要求放大器能自動(dòng)轉(zhuǎn)換增益，當(dāng)小信號(hào)時(shí)，增益自動(dòng)變大，而大信號(hào)時(shí)，增益自動(dòng)減少。量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換還能防止數(shù)據(jù)溢出、電路過(guò)載，保證系統(tǒng)工作在電平區(qū)域。以前的模擬儀表多采用機(jī)械開(kāi)關(guān)人工自動(dòng)選擇量程，這樣使用很不方便，也容易出錯(cuò)。目前的數(shù)字儀表多采用量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換。在測(cè)量時(shí)，先把量程開(kāi)關(guān)置于處，測(cè)量結(jié)果如太小，則自動(dòng)把量程開(kāi)關(guān)降低一檔，再測(cè)量， 直到測(cè)出值適中或量程開(kāi)關(guān)處于最小為止。在進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換時(shí)，并不要求十分精確的讀數(shù)，只要測(cè)量出輸入量的大致范圍．量程轉(zhuǎn)換倍率一般為10的倍數(shù)，但為了便于同微機(jī)接口，提高儀器的精度，自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換可采用2的倍數(shù)，其中常用的為4的倍數(shù)。因?yàn)閮x器中常用二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，使用倍率1，在改變階碼時(shí)， 只需將階碼加2或減2，即可完成所需乘4或除4的運(yùn)算。同時(shí)，如倍率取得太大， 在同一量程內(nèi)，小信號(hào)的有效數(shù)字將太小，會(huì)降低儀表的分辨率和精度。
二、標(biāo)尺變換技術(shù)
智能化測(cè)量控制儀表在讀入被測(cè)模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，往往要轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的工作量。這是因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象的各種數(shù)據(jù)的量綱與AID轉(zhuǎn)換的輸入值是不一樣的。例如，溫度的單位是oc，壓力的單位為只，流量的單位為m3／h 等，而經(jīng)系統(tǒng)前置處理后所得的信號(hào)值僅對(duì)應(yīng)于被測(cè)值的大小，故必須把其轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能進(jìn)行運(yùn)算、顯示和打印輸出等處理，為此需對(duì)被測(cè)值進(jìn)行標(biāo)度變換。
1、線性變換
線性變換是的標(biāo)度變換方法，其前提要求參數(shù)值與模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果之間關(guān)系是線性的。變換公式為： Y-(y眥一‰肛一Ⅳ。)／(Ⅳ。一Ⅳ曲)+‰ (2—2) 其中，】，表示被測(cè)量變換后的值，y0表示被測(cè)檔量程值，l孟表示被測(cè)檔量程最小值，虬。表示y叫對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輸入值，Ⅳ。表示'，血對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輸入值，z表示測(cè)量值y對(duì)應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值。對(duì)一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)，y-蚺、y‘、Ⅳ一、Ⅳ曲一般都為已知的，故上式可以變換成如下形式： y—SCI·X+SCo (2-3) 式中踞和sco為多項(xiàng)式系數(shù)，SCo取決于零點(diǎn)值，SCl為擴(kuò)大因子。
2、公式轉(zhuǎn)換法
當(dāng)傳感器測(cè)出的數(shù)據(jù)與實(shí)際參數(shù)不是線性關(guān)系，而是由傳感器和測(cè)量方法決定的某一解析函數(shù)關(guān)系，此時(shí)標(biāo)度變換可由公式變換法獲得。例如當(dāng)用差壓變送器測(cè)流量信號(hào)時(shí)，由于壓差與流量的平方成正比，即其流量y與經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的測(cè)量輸入值x成平方根關(guān)系。這時(shí)可采用如下公式計(jì)算： n‰一k’廠i√=i—最4-‰(2-4) 式中的各項(xiàng)含義同上，在實(shí)際使用時(shí)，與前面一樣，可以變換為如下計(jì)算式：
3、多項(xiàng)式變換
當(dāng)傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)與實(shí)際參數(shù)成非線性，且無(wú)法用一簡(jiǎn)單的式子來(lái)表示， 或其解析式復(fù)雜而難以滿足實(shí)時(shí)處理要求時(shí)，應(yīng)采用多項(xiàng)式法進(jìn)行非線性標(biāo)度變換。此時(shí)應(yīng)先確定多項(xiàng)式的階數(shù)N，然后選取N+1個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并測(cè)出其實(shí)際參數(shù)值×與傳感器輸出值Xi(i=0—N)，再使用插值多項(xiàng)式計(jì)算求出變換值。這種標(biāo)度變換是、的一種非線性變換方法，適用于許多應(yīng)用場(chǎng)合。在實(shí)際使用時(shí)，還可根據(jù)需要采用二次變換，即次采用線性交換，其系數(shù)SCl、SCo 任意修改，以改進(jìn)傳感器或其電路的偏差，因?yàn)榧词箤?duì)兩個(gè)同型號(hào)的傳感器來(lái)說(shuō)，它們的轉(zhuǎn)換特性也可能不*一樣，故需先修改sq、sco來(lái)補(bǔ)償傳感器的差異，然后再進(jìn)行非線性標(biāo)度變換。擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、V型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)，更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：
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