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電磁流量計的轉換器的要求

電磁流量計的轉換器的要求

因為電磁流量計的流體流動產生的感應電勢十分微弱,采用50HZ交流電源供電,因而各種干擾因素的影響很大。電磁流量轉換器的作用是把電磁流量傳感器輸出的毫伏級電壓信號放大,并轉換成與被測介質體積流量成正比的標準電流、電壓或頻率信號輸出,同時能抑制主要的干擾信號。但是質量好的電磁流量計的轉化器需要滿足什么參數呢,我們參照代表性的美國威盾VTON進口電磁流量計轉化器的特征進行描述。

電磁流量計的轉換器應滿足下列要求:

1、 線性放大能力

轉換器應具有高穩定性能的線性放大器,能把毫伏級流量信號放大到足夠高的電平,并線性地轉換成標準電信號輸出。

美國威盾VTON進口電磁流量計為例,電磁流量計輸出4~20mA送去系統中進行顯示,或進入二次表進行顯示,這個信號用來顯示的是瞬時流量,但是如果系統中或者二次表中,這點的流量需要進行累計,那用到的就是脈沖信號。一個脈沖信號對應一定的流量值,在系統中進行疊加,從而計算累積流量。這兩種信號是互不干擾的。

2、 要求轉換器具有很高的輸入阻抗

由于感應電動勢的通道是兩個電極間的液體,被測液體的導電性能往往很低,例如100㎜管徑,被測介質是蒸餾水時,內徑約為20KΩ左右。轉換器的輸入阻抗越高,測量時就不容易受傳感器內阻變化的影響,可測介質的電導率下限也可降得越低。另外,即擴大了電磁流量計的應用范圍?紤]到分布電容的影響,故一般希望轉換器的輸入阻抗要大于10MΩ,要超過100 MΩ。

3、 轉換器能夠分辨和抑制各種干擾信號

根據不同的勵磁方式,轉換器應有相應的措施抑制或消除各干擾信號的影響。

如果采用工頻正弦波勵磁方式,則存在電磁感應產生正交干擾和與感應電勢同相位的共模干擾信號。對于正交干擾信號,一方面在傳感器中增加干擾調整機構調零,另一方面在轉換器中利用正交干擾電壓自動補償降低正交干擾電勢的影響,即將經過主放大器放大后的正交干擾信號通過相敏檢波的方式鑒別分離出來,然后反饋到主放大器的輸入端,以抵消輸入端進來的正交干擾信號。對于共模干擾信號,可在轉換器的前置放大級采用差分放大電路,以利用差分放大器的高共模抑制比,使進入轉換器輸入端的同相干擾信號得不到放大而被抑制。在轉換器的前置放大器中增加恒流源電路,能更好地抑制同相干擾。

對于矩形波勵磁方式,應避開上升沿和下降沿處的微分干擾采樣流量信號。

4、 應能消除電源電壓和頻率波動的影響

感應電動勢與磁場強度有關。如果勵磁電源電壓和頻率有波動,必然要引起磁場強度的變化,從而影響測量的正確性。因此,必須在轉換器部分采取措施,以消除電源波動的影響。

對于交流正弦波勵磁的電磁流量傳感器,磁感應強度B也為與電源頻率的正弦信號。當電源電壓或頻率波動時,也會使感應電動勢E波動。所以,在測量流量信號時,如果只測量電勢信號E,就會使儀表的工作受電壓和頻率波動的影響。為了消除電源電壓和頻率波動的影響,可采用測量比值E/B,而不是僅測量E的方法。這樣,從流量的基本測量關系式可知,當管道直徑D固定時,所測得的信號E/B恰能反映瞬時體積流量qv,消除電源電壓和頻率的影響。

根據美國威盾VTON進口電磁流量計的功能可以得出,電磁流量計的轉換器主要有以下功能:

  1.線性放大.具有可調節其放大倍數的線性放大功能,并將不同類型傳感器的輸出信號轉換為標準的電流、電壓或頻率信號。

  2.抑制干擾。具有抑制正交干擾、同相干擾、極化電壓干擾和其他電磁干擾的能力。具有分辨干擾、抑制干擾、消除干擾的能力。

  3.提高測量精度。具有足夠高的輸人阻抗,降低和減小傳感器內阻變化的影響,提高測量精度,降低可測流體電導率的下限,擴大流量計應用范圍。通常,傳感器內阻約為200kΩ,轉換器輸人阻抗應大于200MΩ

  4.能夠補償電源電壓和頻率的影響。交流勵磁電源電壓和頻率的波動將影響輸出電動勢。為此,電磁流量計的轉換器常采用測量流量信號。與勵磁電源幅值(Bianca )的比值,而不直接測量感應電動勢。對矩形波勵磁方式的電磁流量計,磁感應強度不受勵磁電源電壓和頻率影響,可直接測量電動勢。

  因此,儀表對于轉換器的線性度、、輸入輸出阻抗匹配和隔離等有一定要求。

  1.線性特性。要求轉換器的輸出信號Y與輸入信號X之間具有良好的比例關系,即Y=KX+A,式中K、A為常數。

  2.輸入阻抗和輸出阻抗。轉換器輸入阻抗和輸出阻抗必須與輸入端儀表和輸出端儀表相匹配,才能獲得高的轉換精度。

  3.隔離特性。輸入電路、輸出電路與電源電路在直流電位上應彼此隔離,輸入、輸出電路 F的接地點應分開,以提高抗*力。

  轉換器達到以上要求,才能保證在轉換信息的過程中不發生畸變、失真、延遲。

 


 
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