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電磁流量計空管檢測解析
摘要本文介紹了電磁流量計空管干擾的原理,并介紹了一種簡單、可靠的空管檢測電路。
當(dāng)電磁流量計的測量管中的電極暴露在空氣中時,傳感器會產(chǎn)生很大的干擾信號,致使流量計檢測的數(shù)據(jù)不能真實(shí)的反映液體的流量。為此,在電磁流量計安裝、使用過程中通常要求電磁流量計的管道必須充滿被測液體。但在實(shí)際應(yīng)用中,很難保證管道始終充滿液體。筆者在分析空管干擾機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一個檢測空管的電路,以供參考。
一、空管干擾的機(jī)理
當(dāng)傳感器有流體流過時,傳感器中的流體、電極a、b與轉(zhuǎn)換器的輸入回路構(gòu)成一個閉合回路(見圖1),其等效電路見圖2:液體等效電阻Re、轉(zhuǎn)換器輸入阻抗Zi,流體產(chǎn)生的感應(yīng)電勢e1、e2。設(shè)B是傳感器勵磁的磁場強(qiáng)度,υ是管道內(nèi)流速分布場,則傳感器輸出的流量信號可用下式表示。
式中,l是電極間的距離。
空管時Re※∞,輸入回路開路。由于轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗Zi極高,懸空的電極a、b兩端可感應(yīng)出很強(qiáng)的干擾電壓。經(jīng)分析干擾信號主要來自工頻電網(wǎng)
(分析過程這里不作詳述)。傳感器有流體流過時,其輸出的流量信號e的最大峰值只有5mV左右,經(jīng)過轉(zhuǎn)換器第一級儀表放大器后的輸出電壓u的最大峰值大概為0.5V(放大100倍)?？展軙r,干擾信號的峰值可高出正常峰值的幾十倍,轉(zhuǎn)換器的儀表放大器間歇產(chǎn)生飽和輸出(見圖3),致使流量計量無法正常運(yùn)行。
二、空管干擾的檢測
為了排除以上干擾,筆者設(shè)計了一個檢測電路
(見圖4)。整個檢測電路由跟隨器、比較器、定時器組成。
跟隨器的作用是將檢測電路與儀表的其他電路隔離,防止檢測電路對信號u產(chǎn)生影響。
比較器電路的正向輸入端接2.5V的電壓,當(dāng)傳感器管路不是空管時,由于信號u最大值不超過
0.5V,所以比較器的輸出始終為高電平;當(dāng)傳感器管路為空管時,比較器輸出一序列的方波信號。二極管D1為方波信號的負(fù)電壓提供回路。
由NE555構(gòu)成的通用定時器電路的工作原理
是:當(dāng)輸入觸發(fā)信號電平低于電源電壓的1/3時,內(nèi)部比較器開始工作,觸發(fā)電路觸發(fā),內(nèi)部的放電晶體管斷開,電容C被充電。充電電壓超過電源電壓的2/3時,內(nèi)部比較器再次工作,放電晶體管把電容C中積蓄的電荷放掉,然后等待下次觸發(fā),輸出脈沖寬度由Tw=1.1×C×R確定,脈沖寬度最長可達(dá)數(shù)十秒。
當(dāng)傳感器不是空管時,由于比較器電路始終輸出高電平,不能觸發(fā)定時器工作,定時器輸出為低電
平。而傳感器為空管時,比較器的輸出脈沖不斷地觸發(fā)定時器,若Tw大于20ms時,定時器的輸出信號始終為高電平。因此,單片機(jī)只要通過檢測定時
器的輸出信號,便可知道是否為空管。
三、結(jié)束語
以上電路不但可以檢測空管信號,同時也可檢測其他的干擾信號,一旦單片機(jī)檢測到干擾信號后,就將此刻的流量信號濾除。實(shí)踐證明,本文介紹的檢測電路運(yùn)行簡單、可靠。