技术领域
本实用新型涉及一种电磁流量计,特别是涉及一种测量低电导率液体的智能电磁流量计。
背景技术
电磁流量计在水、污水、泥浆、矿浆、酸、碱、盐液体及食品浆液测量方面有着广泛的应用,对工业生产工艺有着至关重要的影响。电磁流量计(EMF)的基本原理是法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势。测量管上下装有激磁线圈,通激磁电流后产生磁场穿过测量管,电极装在测量管内壁与液体相接触,引出感应电势,送到转换器。
基于以上的测量原理,电磁流量计为了避免电极的极化现象一般都采用正负极性的励磁技术,然而在测量低电导率流体流量时,仪表的输出出现摇摆,输出不稳定,导致无法使用。产生这种现象的原因是当测量低电导率流体时,电极的电化学电势定期变化,产生幅值与激励频率成反比的噪声信号,既流动噪声。同时,在测量低电导率液体时,由于液体的自身阻抗非常大,而流量信号很小,因此非常容易被工业现场的工频信号干扰,而进一步导致流量信号的测量的误差非常大。
实用新型内容
本新型实用的目的在于提供了可以一种测量低电导率液体的高精度电磁流量计,解决由于测量液体电导率过低时,传统电磁流量计无法正常使用的弊端,从而扩大的电磁流量计的应用领域。
本实用新型所采用的技术方案如下:
低电导率电磁流量计,包含微处理器(1)、传感器(2)、输入放大器(3)、比较器(4)、程控开关式存储器(5)、带通滤波器(7)、受控精密解调器(8),积分控制器(9)、低通滤波放大器(10)、时钟电路(11)、程控放大器(12)、电压调制器(13)、数控精密励磁电流源(14)、模拟电压信号转数字信号ADC(15)、液晶(16)、输出接口(17)、4-20mA输出(18)、485通信(19)、频率/脉冲输出(20)组成。具有带积分控制器的闭环控制电路其由输入放大器(3)、比较器(4)、程控开关式存储器(5)、带通滤波器(7)、受控精密解调器(8),积分控制器(9)、低通滤波放大器(10)、时钟电路(11)、程控放大器(12)、电压调制器(13)组成。微处理器(1)与程控放大器(12)相连,时钟电路(11)与程控开关式存储器(5)和受控精密解调器(8)相连,比较器(4)与电压调制器(13)和程控开关式存储器(5)相连接。
由数控精密励磁电流源(14)产生励磁电流提供给传感器,然后将传感器产生的正比与流量的电压信号由输入放大器(3)进行放大,由时钟电路(11)和微处理器(1)控制,使其在励磁电流已经稳定时,将其减去由电压解调器(13)产生的电压信号,此反馈的电压信号为最终经由微处理器(1)运算得到的精确正比于噪声信号的电压。因此会抑制由流体噪声的电压信号和相对于励磁电流周期变化的干扰信号,同时也可以将传感器或者连接电耦合产生的市电干扰电压也同样被抑制。
为了去除真实流量信号中叠加的噪声和干扰信号,本新型实用采用了模拟反馈和数字信号处理两种方式相结合的办法了进行:在模拟噪声消除电路由输入放大器(3)、比较器(4)、程控开关式存储器(5)、带通滤波器(7)、受控精密解调器(8),积分控制器(9)、低通滤波放大器(10)、时钟电路(11)、程控放大器(12)、电压调制器(13)组成一个带有积分控制器的闭环控制电路。控制电路的输入电压是被输入放大器(3)放大了的流量信号,在比较级中,反馈电压与信号电压进行比较,如果流量不变,其稳定状态是,比较器的输出不变,如果流量变化了,则在放大了的电压信号和反馈的电压之间产生差值,反馈到程控开关式存储器(5)。然后在程控开关式存储器(5)中将精确的减除叠加在流量信号上的噪声和干扰信号。并且由带通滤波器(7)进行滤波,进一步的减小噪声和干扰信号。
经过滤波后的流量信号,在经过再经过低通滤波放大器(10)的滤波和信号处理后,将信号放大到模拟电压信号转数字信号ADC(15)所能够采样的范围内,微处理器通过采样就可以得到真实的流量信号的大小。同时在微处理器内部,采用了带宽仅为1Hz的带通FIR数字滤波器,对流量信号进一步的处理,将噪声和干扰信号进一步分离。微处理器(1)根据内部带通FIR数字滤波器处理前后的数据进行相减,得到一个与噪声和干扰成正比的数值,微处理器根据这个数值的大小控制程控放大器(12)的放大,将由数字信号处理得到的噪声和干扰信号反馈到了模拟信号处理反馈回路中,使得可以将在低电导率测量时,液体产生的噪声和干扰信号极大的得到抑制,从而实现了对低电导率液体的高精度测量时,本新型实用采用还具有一般电磁流量计的各种输出接口4-20mA输出(18)、485通信(19)、频率/脉冲输出(20),微处理器ZUI终将得到的流量信号通过液晶屏和输出接口提供给用户使用。
本实用新型的有益效果。
本实用新型采用可以对低电导率的液体流量进行精确测量,克服了目前流量计在低电导率测量应用领域的不足,扩大了电磁流量计在工业生产中的应用范围。同时,在提高传感器的信噪比的同时,也进一步减小了仪表现成应用时,环境现成的工频对流量信号的影响,提高了计量精度。
附图说明
附图1为本实用新型低电导率电磁流量计的电路功能结构图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例,并结合附图1,对本实用新型的技术方案进一步的具体说明。
实施例:低电导率电磁流量计(参见附图1),包含做处理器(1)、传感器(2)、输入放大器(3)、比较器(4)、程控开关式存储器(5)、带通滤波器(7)、受控精密解调器(8),积分控制器(9)、低通滤波放大器(10)、时钟电路(11)、程控放大器(12)、电压调制器(13)、数控精密励磁电流源(14)、模拟电压信号转数字信号ADC(15)、液晶(16)、输出接口(17)4-20mA输出(18)、485通信(19)、频率/脉冲输出(20)组成。微处理器(1)与程控放大器(12)相连,时钟电路(11)与程控开关式存储器(5)和受控精密解调器(8)相连,比较器(4)与电压调制器(13)和程控开关式存储器(5)相连接。
在附图1中,由数控精密励磁电流源(14)产生恒流励磁电流提供给传感器,然后将传感器产生的正比与流量的电压信号由输入放大器(3)进行放大,将此信号在比较器(4)中与电路反馈的噪声和干扰信号进行相减,然后在通过带通滤波器(7)、受控精密解调器(8),积分控制器(9)的对流量信号进行滤波、调制。在经过低通滤波放大器(10)的滤波和信号处理后,将信号放大到模拟电压信号转数字信号ADC(15)所能够采样的范围内,由微处理器进行流量信号的采样。微处理器对其采样得到的数据进行数字滤波器,微处理器控制程控放大器(12)的放大,将由数字信号处理得到的噪声和干扰信号反馈到了模拟信号处理反馈回路中,使液体产生的噪声和干扰信号极大的得到抑制,从而实现了对低电导率液体的高精度测量。