電磁流量計設計中的關鍵技術

電磁流量計設計中的關鍵技術 
 1．小信號轉換放大技術
   對于電磁流量計來說，傳感器產生的感應電動勢只有幾mV。這樣微弱的電動勢能否被準確測量主要取決于流量信號轉換模塊的技術性能D3,36,4．6,47,48】。由圖2．1傳感器內阻與流量信號轉換模塊輸入阻抗的關系可知，流量信號轉換模塊所測量的電壓￡二并非原電動勢置，而是k·E一風，即： E。一i兩Rjrr xEt (2—1)
R E， I 圖2．1內阻等效圖其中，丑為變送器內阻，R。為流量信號轉換模塊的輸入阻抗。因此若要保證測量精度，必須使疋>_}足，才能得到E。-五。由于被測液體的導電率變化會引起變送器內阻的變化，而變送器內阻變化又會引起測量誤差，為使測量精度不受交送器內阻變化的影響，小信號放大模塊的輸入阻抗必須足夠大，以至于變送器內阻變化引起的測量誤差可以忽略不計，同時輸入阻抗提高也可以降低對液體的導電率測量限制范圍。另外，由于變送器產生的感應電動勢只有幾mV，理論上傳感器輸出的小信號可以直接用高性能運算放大器進行放大，但事實上傳感器工作環境往往比較復雜甚至惡劣，使加到運算放大器兩差動端上的信號疊加有共模干擾，因此小信號放大電路必須具有較高的共模抑制比。
   2．量程自動轉換及標尺變換技術
   智能儀表常需對外界各種信號進行測量。其方法一般為：先由傳感器把外界信號轉換成相應的模擬電信號，然后用模數轉換器把其轉變為數字信號，再由計算機進行處理。此時應對數據進行一定的轉換處理，如基本的標度交換和漂移、增益誤差的自動校準及量程切換(當測量范圍較大)等脅,31,46,47,48J。
   一、量程自動轉換
   如果傳感器和顯示器的分辨率一定，而儀表的測量范圍很寬時，為了提高測量的精度，智能化測量控制儀表應能有自動轉換量程的功能。因為實際被測信號需經放大器放大后再進行模數轉換，如果用同一增益的放大器去放大，則必然使低電平信號測量精度降低。設如用10mV及IV兩種量程測量小于10mV的同一被測信號，且其放大器的放大倍數都為10倍，此時若放大器輸出誤差為0．5mV，那么對10mV檔的輸入誤差為5％，而對IV檔的誤差僅0．0596。因此，為了保證信號測量精度，要求放大器能自動轉換增益，當小信號時，增益自動變大，而大信號時，增益自動減少。量程自動轉換還能防止數據溢出、電路過載，保證系統工作在電平區域。以前的模擬儀表多采用機械開關人工自動選擇量程，這樣使用很不方便，也容易出錯。目前的數字儀表多采用量程自動轉換。在測量時，先把量程開關置于處，測量結果如太小，則自動把量程開關降低一檔，再測量， 直到測出值適中或量程開關處于最小為止。在進行量程轉換時，并不要求十分精確的讀數，只要測量出輸入量的大致范圍．量程轉換倍率一般為10的倍數，但為了便于同微機接口，提高儀器的精度，自動量程轉換可采用2的倍數，其中常用的為4的倍數。因為儀器中常用二進制浮點數運算，使用倍率1，在改變階碼時， 只需將階碼加2或減2，即可完成所需乘4或除4的運算。同時，如倍率取得太大， 在同一量程內，小信號的有效數字將太小，會降低儀表的分辨率和精度。
   二、標尺變換技術
   智能化測量控制儀表在讀入被測模擬信號并轉換成數字量后，往往要轉換成操作人員所熟悉的工作量。這是因為被測對象的各種數據的量綱與AID轉換的輸入值是不一樣的。例如，溫度的單位是oc，壓力的單位為只，流量的單位為m3／h 等，而經系統前置處理后所得的信號值僅對應于被測值的大小，故必須把其轉換成帶有量綱的數值后才能進行運算、顯示和打印輸出等處理，為此需對被測值進行標度變換。
   1、線性變換
   線性變換是的標度變換方法，其前提要求參數值與模數轉換結果之間關系是線性的。變換公式為： Y-(y眥一‰肛一Ⅳ。)／(Ⅳ。一Ⅳ曲)+‰ (2—2) 其中，】，表示被測量變換后的值，y0表示被測檔量程值，l孟表示被測檔量程最小值，虬。表示y叫對應的模數轉換后的輸入值，Ⅳ。表示'，血對應的模數轉換后的輸入值，z表示測量值y對應的模數轉換值。對一個實際系統，y-蚺、y‘、Ⅳ一、Ⅳ曲一般都為已知的，故上式可以變換成如下形式： y—SCI·X+SCo (2-3) 式中踞和sco為多項式系數，SCo取決于零點值，SCl為擴大因子。
   2、公式轉換法
   當傳感器測出的數據與實際參數不是線性關系，而是由傳感器和測量方法決定的某一解析函數關系，此時標度變換可由公式變換法獲得。例如當用差壓變送器測流量信號時，由于壓差與流量的平方成正比，即其流量y與經過模數轉換后的測量輸入值x成平方根關系。這時可采用如下公式計算： n‰一k’廠i√=i—最4-‰(2-4) 式中的各項含義同上，在實際使用時，與前面一樣，可以變換為如下計算式：
   3、多項式變換
   當傳感器測得的數據與實際參數成非線性，且無法用一簡單的式子來表示， 或其解析式復雜而難以滿足實時處理要求時，應采用多項式法進行非線性標度變換。此時應先確定多項式的階數N，然后選取N+1個測量點，并測出其實際參數值×與傳感器輸出值Xi(i=0—N)，再使用插值多項式計算求出變換值。這種標度變換是、的一種非線性變換方法，適用于許多應用場合。在實際使用時，還可根據需要采用二次變換，即次采用線性交換，其系數SCl、SCo 任意修改，以改進傳感器或其電路的偏差，因為即使對兩個同型號的傳感器來說，它們的轉換特性也可能不*一樣，故需先修改sq、sco來補償傳感器的差異，然后再進行非線性標度變換。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：