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電磁流量計在工業應用中測量高精度的水平驗證
  从炼油厂到自动售货机的工业应用需要温度,压力和流量的*测量,以控制复杂和简单的过程。例如,在食品工业中,当填充瓶和罐时的流量的*控制可以直接影响利润,因此必须*小化流量测量误差。类似地,保管转移应用,例如在石油工业中的罐和罐车之间交换原始和精炼石油,需要高精度测量。本文介绍了流量计技术的概述,重点是电磁流量计,这是液体流量测量中**的。
  使用流量计和致动器来控制液体流量的基本过程控制系统。在*低水平,通过输入模块(通常是可编程逻辑控制器(PLC)的一部分)监测诸如温度,流速和气体浓度的过程变量。通过比例积分微分(PID)回路在本地处理信息。使用该信息,PLC设置输出以在稳定状态下控制过程。过程数据,诊断和其他信息可以传递到操作级别,并且命令,参数和校准数据可以传递到传感器和致动器。
許多不同的技術用于測量流速,包括壓差,科裏奧利,超聲波和電磁。差壓流量計是*常見的,但它們對系統中的壓力變化敏感。科裏奧利流量計可提供*高精度,高達0.1%,但它們體積大,價格昂貴。超聲波流量計相當小,成本低,但精度有限(典型值爲0.5%)。超聲波流量計使用非侵入式測量技術,可提高可靠性並*小化傳感元件隨時間的退化,但它們不能用于髒的或汙染的液體。
  电磁流量计还提供无创传感。它们可与酸性,碱性和电离液体一起使用,电导率范围为10 S / m至10-6 S / m,以及干净,肮脏,腐蚀性,腐蚀性或粘性液体和浆料,但不适用于用于烃或气体流量测量。它们可以在低和高体积流速下实现相对高的系统精度(0.2%),*小直径为约0.125英寸,*大体积为约10立方英尺,并且读数在甚至更慢的速度下保持可重复。它们可以测量上游或下游的双向流量。表1比较了几种常见的流量计技术。
電磁流量計使用法拉第電磁感應定律,其指出在通過磁場移動的導體中感應出電壓。液體用作導體;磁場由流管外部的通電線圈産生。感應電壓的大小與導體的速度和類型,管的直徑和磁場的強度成正比。
数学上,凯时国际APP登录首页可以将法拉第定律定义为E = kBLV
  其中V是导电流体的速度,B是磁场强度,L是拾取电极之间的间隔,E是跨电极测量的电压,k是常数。 B,L和k是固定的或可以被校准,所以方程减少到EαV.
通過螺線管的場線圈的電流産生受控磁場。特定的激勵波形是電磁流量計的一個重要方面,並且使用許多類型,包括低頻矩形波,電源線頻率正弦波,雙頻波和可編程脈沖寬度。表2示出了各種傳感器線圈激勵波形。
*初的应用使用低频直流矩形在电力线频率的1/25,1/16,1/10,1/8,1/4或1/2处激励传感器线圈(50Hz / 60Hz )。低频激励使用恒定幅度,交流方向电流来实现低零漂移。电流的方向用晶体管或MOSFET H桥切换。当SW1和SW4接通,SW2和SW3断开时(图3a),传感器线圈在正相激励;恒定电流进入EXC +并退出EXC-。当SW1和SW4断开,SW2和SW3接通时(图3b),传感器线圈在负相位激励;并且恒定电流进入EXC-并且退出EXC +。
电磁流量计的励磁电流相对于其他流量技术而言相当大,125 mA至250 mA覆盖了线路供电流量计的大多数量程。高达500 mA或1 A的电流将用于较大直径的管道。图4显示了一个可以产生*的250 mA传感器线圈励磁的电路。 ADR3412 8 ppm /°C参考电压提供1.2 V设置点来偏置电流。
   虽然用于使用参考,放大器和晶体管电路的电流激励的传统方法提供具有低噪声的良好性能,但由于大电流在大电压上的线性下降,其遭受显着的功率损耗。因此需要散热器,这增加了系统成本和面积。具有开关模式电源的恒流吸收器正变成激发传感器线圈的更流行的方式。图5显示了配置为提供恒定电流输出的ADP2441同步降压型DC-DC稳压器。这种技术消除了标准电流阱的损耗,大大提高了系统性能。
 b高功率系统使用电流检测诊断功能来监测电流随负载,电源,时间和温度的变化;并且还可以检测打开的传感器线圈。 AD8219电流分流放大器可用于在80 V共模范围内以60 V / V增益和0.3%精度监视激励电流。使用AD7400A隔离Σ-Δ调制器和AD8646轨至轨运算放大器的隔离电流放大器如图6所示.AD7400输出通过4阶低通滤波器进行处理,以重建感测输出。

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