當(dāng)電磁流量計(jì)的測(cè)量管中的電極暴露在空氣中時(shí),傳感器會(huì)產(chǎn)生很大的干擾信號(hào),致使流量計(jì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)不能真實(shí)的反映液體的流量。為此,在電磁流量計(jì)安裝、使用過(guò)程中通常要求電磁流量計(jì)的管道必須充滿被測(cè)液體。但在實(shí)際應(yīng)用中,很難保證管道始終充滿液體。在分析空管干擾機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)空管的電路,以供參考。

一、空管干擾的機(jī)理

當(dāng)電磁流量計(jì)傳感器有流體流過(guò)時(shí),傳感器中的流體、電極a、b與轉(zhuǎn)換器的輸入回路構(gòu)成一個(gè)閉合回路(見(jiàn)圖1),其等效電路見(jiàn)圖2:液體等效電阻R、轉(zhuǎn)換器輸入阻抗Z1,流缽產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)e1、e2。設(shè)B是傳感器勵(lì)磁的磁場(chǎng)強(qiáng)度,U是管道內(nèi)流速分布場(chǎng),則傳感器輸出的流量信號(hào)可用下式表示。

式中l(wèi)是電極中的距離

空管時(shí)Re→∞,輸入回路開(kāi)路。由于轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗Zi極高,懸空的電極a、b兩端可感應(yīng)出很強(qiáng)的干擾電壓。經(jīng)分析干擾信號(hào)主要來(lái)自工頻電網(wǎng)(分析過(guò)程這里不作詳述)。傳感器有流體流過(guò)時(shí),其輸出的流量信號(hào)e的ZUI大峰值只有5mV左右,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器第 一級(jí)儀表放大器后的輸出電壓u的ZUI大峰值大概為0.5V(放大100 倍)。空管時(shí),干擾信號(hào)的峰值可高出正常峰值的幾十倍,轉(zhuǎn)換器的儀表放大器間歇產(chǎn)生飽和輸出(見(jiàn)圖3),致使流量計(jì)量無(wú)法正常運(yùn)行。

二、空管干擾的檢測(cè)

為了排除以上干擾,設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)電路(見(jiàn)圖4)。整個(gè)檢測(cè)電路由跟隨器、比較器、定時(shí)器組成。跟隨器的作用是將檢測(cè)電路與儀表的其他電路隔離,防止檢測(cè)電路對(duì)信號(hào)u產(chǎn)生影響。比較器電路的正向輸入端接2.5V的電壓,當(dāng)傳感器管路不是空管時(shí),由于信號(hào)u,ZUI大值不超過(guò)0.5V,所以比較器的輸出始終為高電平;當(dāng)傳感器管路為空管時(shí),比較器輸出一序列的方波信號(hào)。二極管D1為方波信號(hào)的負(fù)電壓提供回路。由NE555構(gòu)成的通用定時(shí)器電路的工作原理是:當(dāng)輸入觸發(fā)信號(hào)電平低于電源電壓的1/3時(shí),內(nèi)部比較器開(kāi)始工作,觸發(fā)電路觸發(fā),內(nèi)部的放電晶體管斷開(kāi),電容C被充電。充電電壓超過(guò)電源電壓的2/3時(shí),內(nèi)部比較器再次工作,放電晶體管把電容C中積蓄的電荷放掉,然后等待下次觸發(fā),輸出脈沖寬度由T=1.1×C×R確定,脈沖寬度ZUI長(zhǎng)可達(dá)數(shù)十秒。

當(dāng)傳感器不是空管時(shí),由于比較器電路始終輸出高電平,不能觸發(fā)定時(shí)器工作,定時(shí)器輸出為低電平。而傳感器為空管時(shí),比較器的輸出脈沖不斷地觸發(fā)定時(shí)器,若T大于20ms時(shí),定時(shí)器的輸出信號(hào)始終為高電平。因此,單片機(jī)只要通過(guò)檢測(cè)定時(shí)器的輸出信號(hào),便可知道是否為空管。

三、結(jié)語(yǔ)

以上所述的電磁流量計(jì)空管檢測(cè)電路不但可以檢測(cè)空管信號(hào),同時(shí)也可檢測(cè)其他的干擾信號(hào),一旦單片機(jī)檢測(cè)到干擾信號(hào)后,就將此刻的流量信號(hào)濾除。實(shí)踐證明,本文介紹的檢測(cè)電路運(yùn)行簡(jiǎn)單、可靠。