電磁流量計的發展與應用
電磁流量計的發展與應用
電磁流量計是隨著電子技術的發展而迅速發展起來的基于法拉第電磁感應定理的用來測量導電性液體體積流量的儀表"，6，，f17l。
一、技術發展動向
在科學技術飛速發展的今天，世界各國的流量計生產廠商都努力將應用到產品的設計中，以提高產品的性能，擴大產品的使用范圍。具體表現在如下幾個方面：
1、提高儀表智能性p’13J4，15,20,22,26】。儀表的智能性主要是功能上的智能性，特別是近年來新型微處理器的出現和應用，使儀表通過軟件控制和管理整個測量的工作過程得以實現，充分發揮出微機的功能和靈活性。另外，流量儀表的智能性還體現在空管檢測、正／反向流量測量、小信號處理、非線性補償、數字濾波、零點自校準等新功能的增加上。
2、提高勵磁技術水平，改善測量性能啪9,26,27,64,68】。測量精度和穩定性是電磁流量計的重要技術指標，并與所采用的勵磁技術密切相關。隨著電磁流量計和電子技術的發展，勵磁技術也從直流勵磁、交流勵磁、低頻矩形勵磁發展到三值低頻矩形勵磁及雙頻勵磁技術階段，其目的就是為了減少干擾、提高檢測精度和儀表零點穩定性。目前低頻矩形勵磁和三值低頻矩形勵磁已成為國外電磁流量勵磁方式的主流。另外，國外還出現了可由微機控制勵磁電壓，可按被測流體性質選用所需勵磁方式，并能根據各種勵磁方式進行信號運算處理，準確地找出被各種噪聲埋沒的流量信號的智能電磁流量計。
3、增強信號處理能力，減小測量誤差114，1即1’23’2‘29’地“。智能化電磁流量計經降低勵磁電流、改進傳感器結構及其磁通分布密度，使其小型、輕量一體化的目標得以實現，但其單位流速電感也變得更小，而對于不同的測量介質，流量傳導內阻變化很大，增加了信號處理的難度。隨著微電子技術和計算機技術的進步， 用高性能集成芯片和微處理器來提高信號放大處理精度、拓寬儀表檢測量程、補償檢測誤差及零點校準己成為當今儀表的發展方向之一。同時，在軟件上采取非線性補償和數字濾波等高級處理能力也是增強儀表信號處理能力、減少測量誤差的一個重要舉措。
4、提高系統的開放性[13,14,15,20,25,26】。系統的開放性包括硬件電路開放性、軟件結構開放性、通訊接口開放性以及人機界面開放性。增強系統開放性有利于系統功能擴展、儀表問的互聯以及系統組網，更有利于操作和維護。隨著EDA工具及可編程器件技術的發展和日趨成熟，流量儀表工業進入了新的發展時期。目前， 國外各大公司紛紛推出新一代各具特色的智能化流量儀表，其中，應用PLD實現系統數字邏輯接口電路及邏輯運算的智能化電磁流量計的開發尤其引人注目。
二、應用現狀
電磁流量計是一種測量導電介質體積流量的計量儀表，具有無節流阻流部件， 不易堵塞，耐腐蝕性好，適用介質范圍廣，測量精度不受被測介質溫度、粘度、密度、壓力、比重等物理參數的影響，其示值與被標定的液體種類在一定的導電率范圍內無關等特點。除可測量一般液體的流量外，還可測量液固兩相流、高枯度液流及鹽類、強酸、強堿液體的體積流量。可廣泛應用于水泥、化工、輕紡、冶金、礦山、造紙、醫藥、給排水、食品飲料、制糖、釀造等工業技術部門，特別是在環保領域，電磁流量儀表己成為定量管理企業污水排放的有力手段。當前國外電磁流量計專業生產廠有50家以上，而我國電磁流量計在工業上應用始于60年代初，其中上海光華儀表廠是國內提供產品的企業。目前國內儀表行業己可提供較為完整的系列儀表，其中口徑已可做到3m。近年國內電磁流量計全國銷售臺數估計在8500．10000臺之間，并且每年以35％的比例增加。迄今為止我國至少有2l家電磁流量計制造廠，產量排在前4位的是：上海光華·愛而美特儀器有限公司、開封儀表廠、上海橫河電機有限公司和上海光華儀表廠，它們占有電磁流量計中國市場80％左右的份額㈦4·5，8J”7”。
1．4本課題研究的意義
流量檢測儀表與系統測量的目的就是在生產過程中給管理者或控制系統提供流量參量的準確數值，以便做出合理的判斷與調節，達到優良的控制，提高產品的質量與產量。可以說，應用流量儀表測量流量值是提高企業科學管理水平、極大的發揮經濟效益和社會效益的有力措施。
電磁流量檢測儀表是利用法拉弟電磁感應原理制成的測量導電流體體積的儀表，與現有各種非電磁流量檢測儀表相比，性能好，適用范圍廣，是目前應用泛的流量儀表之一。
我國經過多年的技術探索和產品開發，雖然己在電磁流量檢測儀表開發方面取得了一定的成績，但由于起步遲、起點低，還處于比較落后的狀況。主要表現在№7,67,68,70l：
l、功能弱。目前國產的流量檢測儀表一般只有信號放大、轉換、積算、記憶保存及顯示等基本功能，而缺少正反向流量檢測、空管檢測等高級功能。
2、檢測精度低。國產流量儀表多數缺乏量程自動切換、零點自校準、小信號切除、非線性補償以及數字濾波等高級信號處理能力，影響了流量檢測精度。
3、可靠性不高。系統設計存在不足，信息轉換環節多，增加了信號處理的中間環節和信號之間的連線，易引入干擾信號，影響系統的檢測精度和抗力。另外，沒有很好地采用有效的軟硬件容錯、隔離等抗干擾措施。
4、開放性差。目前的電磁流量計在硬件結構上多由分離式模擬器件構成，未采用新型集成芯片，使儀表的結構、功能擴充性和使用維護都較困難：軟件設計采用過程化軟件設計思想，其可讀性和可擴展性較差；網絡通訊接口一般只配置RS232類串行接口，只有物理聯接上的規定，缺乏數據通訊和校驗等鏈路層協議標準，因此，難以滿足用戶開放性、易組態的要求。在本課題的研究中，我們設計了基于16位的Intel 80C196KC單片機微處理器，采用CPLD來處理數字邏輯電路的新型智能電磁流量計，軟件設計中，我們采用了C196作為編程開發語言，充分利用了單片機系統良好的軟硬件資源，達到了增強儀表功能、提高測量精度、可靠性及開放性的目的。因此，本項目的開展，不僅能增強我國電磁流量儀表產品的性能質量、更廣泛地滿足用戶需求，而且對促進我國流量檢測技術的發展和開發水平提高等方面有著重大的意義。
1．5本論文的任務與安排
我們采用新型微處理器、高性能集成電路及成熟的通信技術，研究開發出具有組網通信功能的智能化電磁流量檢測儀表。開發出的電磁流量計符合國外電磁流量計智能化、網絡化、一體化等發展趨勢，因此有助于改變國內電磁流量計產品的落后現狀。本論文主要在智能電磁流量計的軟件設計及相關方面做了重點設計，主要完成的任務為：
1、以hnel 80C196KC單片機為核心器件構筑出功能強大的智能單元，增強電磁流量計系統的智能性和運算控制能力；
2、采用單片機控制的，可靈活選擇的勵磁方式，適應了于對不同流體采用勵磁方式，提高了測量準確性；
3、采用高精度儀器放大器和高性能A／D轉換器來實現信號轉換，提高系統抗力和檢測精度，減少測量誤差；
4、采用C196作為單片機的軟件開發語言，提高系統軟件的質量和開發效率；
5、采用非線性補償、數字濾波等多種技術措施提高系統的可靠性。
基于以上任務，我們對本文各章內容做出如下安排：
章：簡要介紹了智能電磁流量計的測量原理、發展歷史及現狀，探討了研究和開發電磁流量計的意義，給出全文的研究內容及其安排；
第二章：通過對電磁流量計系統的關鍵技術分析，提出了智能電磁流量計系統的總體結構設計；
第三章：簡單分析了Intel 80C196KC單片機的基本結構，并對系統進行了模塊化的劃分。然后對智能流量計的勵磁電路，模數轉換電路，鍵盤接口，LCD顯示接口等功能模塊的設計實現做了詳細的介紹；
第四章：用C196語言實現智能電磁流量計的系統軟件設計；
第五章：對全文所作工作進行了總結與展望。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、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：
