非满管电磁流量传感器的设计
非满管电磁流量传感器的设计
由于非满管电磁流量计传感器和普通的电磁流量传感器有所不同，普通的电磁流量传感器只能是在满管流量的情况下才能正常工作，一对测量电极不能满足对流速的测量，本文非满管电磁流量传感器采用三对测量电极【22。28】，以满足在不同液位下都能够对流体的流速进行测量。普通的电磁流量计，它的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管，电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上，其电极头与衬里内表面基本齐平，励磁线圈采用非均匀磁场技术及特殊的磁路结构12,51，当励磁信号通入励磁线圈中时， 将在与测量管轴线垂直的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场，此时若有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E，电动势E正比与磁通量密度B，测量管内径D与平均流速V的乘积，电动势E(流量信号)由电极检出并通过电缆送到转换器中，转换器将流量信号放大处理后，可以显示流体流量。’
由于设计的是非满管型电磁流量计，因此，与上述普通的电磁流量计不同的地方在于，电极间的感应电动势E不是像两电极那样只正比于测量管内径D (两电极电磁流量计中，两个电极之间的距离即是测量管内径D)，本论文里面的感应电动势E与当前测量所用的测量电极之间的距离d成正比【H】。具体电极位置见图2．1。其中l一测量管2—励磁线圈3—信号处理电路蝴磁电路5，仁对电极(液位为管径的50％) 7，江第二对电极(液位为管径的30％)9，1旺第三对电极(液位为管径的10％) 1l一差压传感器12-接地电极13一电磁流量转换器1仁电磁流量传感器图2．1非满管电磁流量计的结构示意图图2．2非满管电磁流量计的各对电极和差压传感器的立体分布图从图2．1和图2．2，可以明显地看出，非满管电磁流量传感器的基本构造与普通的电磁流量传感器的不同之处。普通的开封电磁流量计的两个电极的安装位置与图2．1中的5，6对电极的位置相同，而非满管电磁流量传感器多出了下面的两对电极。下面的两对电极是为了能够在非满管流体经过的时候，电极能够接触到流体，对流体的流速进行测量【14】。
当流体的流动状态是充满管道时，非满管电磁流量计测量与计算过程是同普通型电磁流量计相同。通常而言，流体在管道内流动，它的液位大多数情况下是在管径的30％以上的，所以这里电磁流量传感器中的第二对电极的高度安装在了管径30％的位置，当流体的液位值日在管径的30％50％之间的时候，选择第二对电极进行流速的测量。鉴于目前的非满管电磁流量计目前只能测量到液位值日为管径的10％处，因此，第三对电极的高度安装在管径10％的位置。在管道的底部(和三对电极在同一圆形横截面上)，安装一个接地电极【21，设置接地电极的目的是为了可靠地、稳定地将导电液体作为差动流量信号的基准点与转换器的信号连接起来。为了稳定地接地，一般是选择与电极材料一致或者相近的耐腐蚀材料作为接地电极或者接地环的材料，它与液体之间形成相近或大致相等的极化电位。这样可以使的仪表的输出摆动减小。励磁线圈产生的磁场B是通过电磁流量转换器里面的励磁电路产生的励磁电流通到励磁线圈产生的。‘
已有的研究成果表明，采用低频正弦波励磁方式f291，锁相放大技术是可行的。可以实现选择与励磁频率相一致的有用信号频率，去掉工频干扰等各类干扰因素。锁相环的特点是，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位。
本文中是采用乘法器来实现这一锁相的目的。理论上，电极输出的信号频率应该是和励磁信号的频率相同，但是由于仪表的实际应用过程中，有大量的电磁干扰以及受工频电源的影响，会影响测量的结果。通过对低频正弦波励磁下的信号处理方法的研究，可以实现对有用信号的提取，最终获得流速信号，本文将在转换器的设计中进行描述。
从图2．2中可以看到，在测量管顶部和底部，还有一个差压传感器‘261，它是用来测量流体流过测量管时在不同液位下的差压信号值，差压传感器测量获得液相和气相的压差信号，现在的传感器输出大多数是标准电流值(4～20mA)，需将标准电流信号输出串联一个电阻，则电阻两端的电压值U与液位信号Ⅳ所对应的差压信号△P成一一对应的正比关系，根据公式ap=偌H (2．1) 其中P为流体的密度，g为重力加速度由差压传感器的测量性质推导得出H=kl书U (2．2) 其中系数kl压力液位的比例系数。--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
