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電磁流量計的空管检测电路

作者:江蘇創輝自動化儀表有限公司
電磁流量計的测量管中的电极暴露在空气中时,传感器会产生很大的干扰信号,致使流量计检测的数据不能真实的反映液体的流量。为此,在電磁流量計安装、使用过程中通常要求電磁流量計的管道必须充满被测液体。但在实际应用中,很难保证管道始终充满液体。在分析空管干扰机理的基础上,设计了一个檢測空管的電路,以供參考。
 
一、空管幹擾的機理
當電磁流量計传感器有流体流过时,传感器中的流体、电极a、b与转换器的输入回路构成一个闭合回路(见图1),其等效电路见图2:液体等效电阻R、转换器输入阻抗Z1,流钵产生的感应电势e1、e2。设B是传感器励磁的磁场强度,U是管道内流速分布场,则传感器输出的流量信号可用下式表示。

式中l是電極中的距離
空管时Re→∞,输入回路开路。由于转换器的输入阻抗Zi极高,悬空的电极a、b两端可感应出很强的干扰电压。经分析干扰信号主要来自工频电网(分析过程这里不作详述)。传感器有流体流过时,其输出的流量信号e的ZUI大峰值只有5mV左右,经过转换器第 一级仪表放大器后的输出电压u的ZUI大峰值大概为0.5V(放大100 倍)。空管时,干扰信号的峰值可高出正常峰值的几十倍,转换器的仪表放大器间歇产生饱和输出(见图3),致使流量计量无法正常运行。
 
二、空管幹擾的檢測
为了排除以上干扰,设计了一个检测电路(见图4)。整个检测电路由跟随器、比较器、定时器组成。跟随器的作用是将检测电路与仪表的其他电路隔离,防止检测电路对信号u产生影响。比较器电路的正向输入端接2.5V的电压,當传感器管路不是空管时,由于信号u,ZUI大值不超过0.5V,所以比较器的输出始终为高电平;當传感器管路为空管时,比较器输出一序列的方波信号。二极管D1为方波信号的负电压提供回路。由NE555构成的通用定时器电路的工作原理是:當输入触发信号电平低于电源电压的1/3时,内部比较器开始工作,触发电路触发,内部的放电晶体管断开,电容C被充电。充电电压超过电源电压的2/3时,内部比较器再次工作,放电晶体管把电容C中积蓄的电荷放掉,然后等待下次触发,输出脉冲宽度由T=1.1×C×R确定,脉冲宽度ZUI长可达数十秒。
當传感器不是空管时,由于比较器电路始终输出高电平,不能触发定时器工作,定时器输出为低电平。而传感器为空管时,比较器的输出脉冲不断地触发定时器,若T大于20ms时,定时器的输出信号始终为高电平。因此,单片机只要通过检测定时器的输出信号,便可知道是否为空管。
 
三、結語
以上所述的電磁流量計空管檢測電路不但可以檢測空管信號,同時也可檢測其他的幹擾信號,一旦單片機檢測到幹擾信號後,就將此刻的流量信號濾除。實踐證明,本文介紹的檢測電路運行簡單、可靠。
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