电磁流量计昆明

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乌鲁木齐超声波流量计厂电磁流量计的流量是以流体为基准的。正确拾取基准电位,关系到流量计能否稳定、可靠、准确地进行流量测量,电解质流体与金属管道和测量电极存在电化学作用,总会有直流极化电压在其上产生。分析了直流极化电压作为噪声,影响基准电位的原因,试图为使用者提供解决直流极化电压引起漂移问题的办法。自法拉第1832年进行的利用地磁测量泰晤士河流速试验,到1950年工业电磁流量计产品问世,随着电子技术和计算机技术的飞速发展,电磁流量计日趋成熟和完善,已经成为流量仪表中重要的和受欢迎的品种之一。当年法拉第进行电磁流量计实验,仅三天就以失败告终。究其原因之一是直流中包含有漂移的直流极化电压,其值难以和分辨。尽管后来的电磁流量计经历了交流励磁、低频矩形波励磁等技术进步与发展,对于电磁感应引起的正交干扰、同相干扰和由于静电感应引起的串模干扰、共模干扰以及浆液对测量电极摩擦出现的尖状干扰所造成的零点不稳定与测量输出摆动等问题非常有效地给予解决。但是,对于测量电解质流体,接地(接液)部件与测量电极间产生漂移的直流极化电压依然存在,仍然会影响到流量的基准点稳定与否,进而影响输出的稳定性与可靠性。因而,对于流量的基准有必要予以正确认识,并采取有效解决措施。由电学知识可知,对作为电动势的电磁流量测量,重要的是需要有一个稳定的电位差基准点,也就是要良好接地。过去一些人往往只追求接地电阻尽量小,以为这样就能够得到稳定的流量。其实不然,导电流体介质作为的基准点更为重要。作者从多年研究、应用电磁流量计的经验出发,现场遇到的这类实际测量问题进行分析,力图认识导电流体作为的基准点的重要性,并提供基准点接液的方法,供参考。1导电流体是流量电压的基准电位点众所周知,对一个电压,总有一个基准的“地”点和一个变化的“”端点,以构成电位差。初期的电磁流量传感器曾把一个测量电极作为的“地”点,另一个测量电极作为“”点。这种传输称为“单端”,同其他电压一样,用图1a可以说明。单端的放大是把直流和交流的各种干扰电压和迭加在一起同时输入到放大器输入端子。通常,我们称这些干扰为串模干扰、正态干扰或横向干扰等。放大器很难把干扰从中分开,这些干扰往往幅度很大,远大于毫伏级或微伏级的流量。于是,这些干扰就造成了放大的失真,使得放大器饱和、堵塞,以至于不能工作。现代电磁流量计的流量都是以差动形式由传感器传输到转换放大器的。如同其它差动电压测量,拾取电磁流量的两个电极都不直接接转换放大器的“地”,而是把“零电阻”的流体介质接到转换放大器的“地”端子上。图1b所示是这种差动流量的等效电路。进入差动放大器两端子的对“地”端子是幅度大小相等、极性相反,差动放大器放大的是两电极端子的差值。因此,对流量而言,差动放大器呈放大状态。然而,对幅度大小相等、极性相同的共模干扰,进入差动放大器差值几乎为零,输出也就几乎为零。差动放大器对共模干扰呈衰减状态。尽管由于接地回路的地电流、极化电压、励磁电源与电极间的静电耦合等原因,在差动流量中含有共模干扰时,只要电压放大器的参数对称,除非共模干扰能够转化为一定的串模干扰,这些干扰是不会影响放大的。事实上,随着集成运放电路制造技术的发展,器件的共模抑制比越来越高,如果再采用电源浮动电路等措施,共模抑制比会更高,测量的精度也就越来越高。导电流体介质作为的基准点能够把流量分成差分的差动状态,并且一再强调测量流体必需可靠地接转换放大器的接地端子。这是因为差动的基准点的变动会使原本电压幅度大小相等、极性相同的共模干扰,变成幅度不等的差模干扰电压,也就是转化为串模干扰。如前面所述,这时的差动放大器对于抑制串模干扰也就无能为力了。2可靠的基准与正确接地这里再次强调,把被测量的液体导电介质视为零电阻,然后作为差动流量的基准点。理论上讲,基准点值越小越好,越小其电阻值越接近于零,差动幅值分的就越相等。这就是说,被测导电流体应是在大面积的容器内,或者处在长管线的管道中。在文献[1]中已作分析,流体的体电阻Rt可由电阻率公式求得:这里,导体长度是测量管道的内径D,导体材料电阻率是电导率σ的倒数,管道长度记作l。一般来说,液体输送管道都与大地相连。这种假设流体的体电阻为零的要求,比较容易做到。但在一些模拟试验时,利用一桶水、一盆水,不一定能满足这一要求。有了导电液体作为的基准,还必须用正确方法把这一基准引到差动接线端子的中点。实际应用中,采用以下几种方法将测量流体介质作为电磁流量计的基准点引出:①流量传感器安装在前后是金属管道的管道中,这时导电流体可以通过流量传感器前后的金属管道与之电连接,然后用导线把前后管道与传感器的接地端子电连接起来。有时候,这种情况不一定完全能使传感器与前后管道电连接良好,因为传感器的绝缘衬里及绝缘垫圈有可能仍然电隔离了传感器与前后管道,这时需要用金属导线将前后管道与传感器连接起来。②在传感器前后管道是非金属或者金属管道内壁衬有绝缘衬里的情况下,应用传感器前后法兰连有金属接地环的流量计。导电流体依靠金属接地环(比较确切地应称作接液环)与之连接。然后,用接地环与传感器地相连接,对于被测流体电导率比较低的情况,由于液体的体电阻比较大,这时可以采用导电金属短管代替接地环。③有些情况,譬如强腐蚀液体的测量,为了节约昂贵的金属材料,可以用接地(接液)电极的方法来连接基准到传感器接地点。因为,这种方式往往测量腐蚀液体的电导率比较高,液体的体电阻非常小,所以用一个点电极来连接就行了。当然,在实际应用中,除了流体作为基准接地外,还要注意到前后管道是金属管道情况,前后管道应当与传感器的电连接良好。这是因为金属管道中往往有地电流、杂散电流、三相不平衡电流,这些电流会在与传感器测量管没有良好电连接的两端管道中形成大的电压降,构成了大的共模电压,然后通过接地电阻加到电极上影响测量。还要注意到,前后金属管道为防腐蚀的目的或电解废水测量时,可能通有阴极保护电流和大的直流电流在管道中流过,这时前后应用低电阻的大面积铜板把前后金属管道连接起来,使大电流由铜板旁路流过,在传感器测量管上不形成大的压降。至于接地电阻,只要将传感器、前后金属管道、接地环按一点接地法的原则接大地,接地电阻大小要求并不严格。一般情况下,接地电阻在100Ω以下就可以,有要求应小于10Ω。3直流噪声3.1流体中的极化电压我们知道,电极埋在电解质的液体中将发生正负离子的定向,在电极与流体介质间会形成一定的电场。这就是平常所说的极化现象。这个现象可以通过一个实验观察。当用毫伏电压表(数字式万用表的电压档)的试笔插入一杯水中,电压表能读出电压值。这是因为电压表试笔的材质有差别,试笔上形成的极化电位不同,因而形成了电位差。电极与接地环(金属管道、接地电极)材质不同,形成的极化电压大小和方向将不同。极化电压是漂移的直流电压。图2所示测量电极、金属管道(或者接地

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