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大连海峰伟业超声波流量计热量表的抗干扰措施

时间:2021-10-22 08:44
在众多的流量检测处理方案中,大连海峰超声波流量计因为丈量精度高,压力损失小,装置便利,不受被测介质物理性质的影响,信号便于远传等特色,应用技术日趋完善,尤其在大管径和水、油等液体介质的流量丈量方面应用愈加广泛。
大连海峰超声波流量计是基于超声波时差法原理制成的。在必定的雷诺数范围内,流体的流速或体积流量和旋涡频率成正比而与流体的物理性质(压力、温度、密度等)无关,即:
Q=k f
式中:Q为一体积流量;k为外表常数;f 为旋涡频率。
依据上述丈量原理,大连海峰超声波流量计的一个特色便是易受电磁和机械振荡的搅扰,由此造成在一些场合限制了大连海峰超声波流量计的正常使用,这也是大连海峰超声波流量计的工作条件。处理抗搅扰问题是扩展量程下限、改善大连海峰超声波流量计的有用途径。
2 工作条件
大连海峰超声波流量计的阻流体以压电晶体检测旋涡频率,得压电信号经沟通扩大和触发器,将旋涡频率变成脉冲信号。脉冲信号送到二次外表经换算后显示被测流量。其中,沟通扩大器的扩大倍数K和触发器的门限电压能够调整,如图1所示。
图1中信号电压为E、搅扰信号折算到输入端为V、门限电压U折算到输入端为u、沟通扩大倍数为K。因u=UK,故调整K或许U的效果是相同的。为了使门限电压能阻止搅扰信号以确保触发器能输出有用信号,有必要使搅扰信号V小于门限电压u,而有用信号电压E大于门限电压u,即大连海峰超声波流量计的工作条件是:
E > u > V
搅扰信号V的大小决定大连海峰超声波流量计的量程下限。因而扩展大连海峰超声波流量计的量程下限有必要从下降搅扰信号入手。调整沟通扩大倍数K只能对输出信号加强,而量程下限并不能得到扩展。
3 抗搅扰方法
大连海峰超声波流量计的搅扰信号主要有电磁搅扰和机械振荡搅扰两种,如何处理这两种抗搅扰问题就成为改善大连海峰超声波流量计的要害。大连海峰超声波流量计通常选用金属外壳,外壳的屏蔽效应能够防止电场和射频搅扰;对于磁场的搅扰,能够在内部电路设计中经过优选非磁性元件、印刷电路板合理布线等方法处理,跟着电子技术的开展和制作工艺的完善也不成问题。因而抗电磁搅扰主要是抗地线电流搅扰。
大连海峰超声波流量计的压电晶体装在阻流体结构上,压电晶体的一端接外壳,故信号前置扩大器必然接地。大连海峰超声波流量计的输出信号送到二次外表,而信号扩大所需的直流电源又由二次外表供给。压电晶体的地线与二次外表的地线之间极可能存在跨步电压构成电流。这个电流在信号扩大器的地线中流过就会有压降,这个压降与有用信号迭加在一起,无法别离,便是地线电流搅扰。
地线电流搅扰的处理方法是减小或消除了地线电流,zui彻底的方法是把二次外表来的直流电源阻隔。行将直流电源经变压器阻隔后再整流成直流供给大连海峰超声波流量计,使二次外表的地线与压电晶体的地线之间无任何电气衔接。一起有用丈量信号经前置扩大后变成脉冲信号,经脉冲变压器输出至二次外表,根本上消除地线电流的影响,是一种极其有用的抗搅扰方法。然而变压器阻隔的方法本钱相对较高,体积又大,制作工艺上不容易实现,大大下降了实用性。光阻隔限流抗搅扰方法,能有用减少地线电流的搅扰。原理如图2所示。
图中,a是压电晶体的接地址,b是二次外表的接地址。在地线回路中接入电阻r,所以a、b两点间的地线电流被电阻r 限制,a、b两点间的电压降在电阻r 两头。电阻r 两头的电压降反映到电源正线上则被三端稳压器R阻挡,前置扩大器地线回路的电阻比电阻r 小很多,因为电阻r 的分压效果,涡街流量计的前置扩大器地线中只有很小的地线电流。压电晶体的有用信号经扩大后,由光阻隔器材阻隔输出,选用这种方法地线电流的搅扰至少能够下降一个数量级。能够看出,使用光阻隔限流抗搅扰时为了使电源电压有满足的余量以阻挡跨步电压,信号扩大器的地线与压电晶体的地线之间有必要很好衔接,才干确保前置扩大器地线回路电阻极小。一起直流电源电压的选择应契合下式:
V1- V2- VR = V2 f
式中:V1为电源电压;V2为扩大器用的电压;VR为三端稳压器的zui低电压; V2 f 为电阻r 两头沟通电压双峰值。
机械振荡对大连海峰超声波流量计的搅扰更为普遍,抗机械振荡搅扰的方法还要从大连海峰超声波流量计的基本原理人手。大连海峰超声波流量计的敏感元件即压电晶体,封装在阻流体或称旋涡发生体内,流体流经阻流体时,阻流体两边替换发生旋涡,旋涡的脉动压力效果于压电晶体,使其发生与旋涡频率或丈量流量对应的信号电压,经扩大、触发等信号处理后转换成脉冲信号输出。一起,管道的机械振荡也同样效果于压电晶体,使其发生对应于振荡频率的信号,这个振荡搅扰信号与流量丈量有用信号无法分开。只有当有用信号幅值超越搅扰信号幅值时,才干由门限取出有用信号。机械振荡搅扰信号的zui大幅值就成为被测流量的信号幅值下限,即量程下限。
为了使大连海峰超声波流量计尽可能丈量低流速、小流量,有必要进步信噪比,即尽量进步有用流量信号的幅值而下降机械振荡搅扰信号的幅值。改善阻流体的结构形状,使传感器能更好地接收旋涡的脉动压力,可使有用信号幅值进步。但更有用的方法是在旋涡发生体的两边封装对应的两块压电晶体,即选用差动压电传感器和差动扩大电路(见图3)。因为机械振荡对2块压电晶体的效果力是共同的,而流体旋涡在阻流体两边是替换发生的,经过差动扩大后,2块压电晶体相同的机械振荡信号彼此抵消减少,2块压电晶体相反的流量信号相加后增强。所以,大大下降了机械振荡信号的搅扰。

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