智能電磁流量計設計

電磁流量計是一種利用法拉第電磁感應定律測量導電性液體的儀表。由
法拉第在1832年提出，發展到現在已經有一百多年。隨著傳感器技術、信號處理
技術的發展，電磁流量計不斷更新，在流量儀表的占有率也不斷上升。
本文在分析國內外電磁流量計發展現狀和趨勢基礎上，采用Intel 1 6．Bit MCU、
系統可編程器件等高性能集成電路，設計出一種新型智能電磁流量計。
在系統硬件電路的開發中，采用頻率可調的低頻矩形波勵磁技術，用MCU實
現對勵磁系統進行控制，并設計出新穎的信號轉換放大電路、液晶顯示電路和系
統抗干擾電路。為滿足電磁流量檢測儀表與系統發展需要，增強系統開放性、可
靠性和通訊功能，選用RS．485標準總線來實現儀表和外部系統的通信。
在系統數字部分的設計中，MCU外部的邏輯電路全部在CPLD內實現，極大
的縮小了系統的體積、提高了系統的穩定性。
在系統軟件設計中，我們采用C196來開發系統軟件，采用模塊化程序設計方
式，設計出了勵磁方式控制子程序、A／D采樣控制子程序、程序監視系統等模塊
化程序。．
本項目的開展，對提高我國電磁流量檢測技術水平具有積極意義和重要的應
用價值。
關鍵詞：電磁流量計MCU CPLD C196章緒論
1．1引言
檢測技術不論是在工業生產、科學研究，還是在我們的日常生活中都起著非
常重要的作用。通過檢測可以對生產和實驗過程中某些參數的大小進行監督和精
確控制，從而達到預期的結果。
儀器儀表是實現檢測技術的重要工具。過程變量的自動化檢測儀表是工業自
動化實現的關鍵。隨著科技的發展，對檢測技術的快速性、準確性、可靠性和抗
干擾性等方面提出了更高的要求，而檢測技術也發展成一門內容廣泛，和多種學
科相互交叉的自動化技術先行學科【¨。
流量作為一個工農業生產過程中的重要參數，對它的精確檢測直接關系到整
個過程的精確控制。流量檢測方法種類繁多，至今為止，供工業用的流量儀表種
類有60種之多，每種產品都有它的適用性和局限性。
按照目前、泛的分類法，可以分為：容積式流量計、差壓式流量計、
浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計、質量
流量計和插入式流量計。
電磁流量計作為一種測量流體流速的速度式流量計，推向市場后，它的性能
不斷完善，己經成為一種技術成熟而又應用廣泛的新一代流量儀表。同時在新技
術層出不窮和工業過程要求日益提高的情況下，電磁流量計的性能還將進一步得
到提升。
1．2電磁流量計優缺點
電磁流量計是依據法拉第電磁感應定律制成的一種測量導電液體的儀表【2卅。
它具有有一系列優良特性，可以解決其它流量計不易解決的問題，如臟污流、腐蝕
流的測量。70、80年代電磁流量在技術上有重大突破，使它成為應用廣泛的一類流
量計，在流量儀表中其占有率不斷上升。
優點：
1、測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量含固體顆粒的液固二相流體，
如紙漿、泥漿、污水等；
2、不因流量檢測造成壓力損失，壓力損失極小，無可動部件；
3、所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的
明顯影響；
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4、可對多相流進行測量，精度高，量程寬；
5、輸出電動勢正比與流體的截面平均流速，且動態范圍不受限制；
6、輸出電動勢與流速變化同步，響應速度快；
7、可測流體的正反向流量。
缺點：
1、不能測量電導率很低的液體，如石油制品；
2、不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體；
3、流速分布影響測量精度，對直管段有要求。
應用概況：
電磁流量計應用領域廣泛，大口徑儀表較多應用于給排水工程：中小口徑常
用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業高爐風口冷卻水控制，造紙工業測量紙漿液
和黑液，化學工業的強腐蝕液，有色冶金工業的礦漿：小口徑、微小口徑常用于醫
藥工業、食品工業、生物化學等有衛生要求的場所。