電磁流量計設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)
電磁流量計設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)
1．小信號轉(zhuǎn)換放大技術(shù)
對于電磁流量計來說，傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢只有幾mV。這樣微弱的電動勢能否被準(zhǔn)確測量主要取決于流量信號轉(zhuǎn)換模塊的技術(shù)性能D3,36,4．6,47,48】。由圖2．1傳感器內(nèi)阻與流量信號轉(zhuǎn)換模塊輸入阻抗的關(guān)系可知，流量信號轉(zhuǎn)換模塊所測量的電壓￡二并非原電動勢置，而是k·E一風(fēng)，即： E。一i兩Rjrr xEt (2—1)
R E， I 圖2．1內(nèi)阻等效圖其中，丑為變送器內(nèi)阻，R。為流量信號轉(zhuǎn)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(dǎo)電率變化會引起變送器內(nèi)阻的變化，而變送器內(nèi)阻變化又會引起測量誤差，為使測量精度不受交送器內(nèi)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(nèi)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(dǎo)電率測量限制范圍。另外，由于變送器產(chǎn)生的感應(yīng)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(jìn)行放大，但事實上傳感器工作環(huán)境往往比較復(fù)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(zhuǎn)換及標(biāo)尺變換技術(shù)
智能儀表常需對外界各種信號進(jìn)行測量。其方法一般為：先由傳感器把外界信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號，然后用模數(shù)轉(zhuǎn)換器把其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，再由計算機進(jìn)行處理。此時應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換處理，如基本的標(biāo)度交換和漂移、增益誤差的自動校準(zhǔn)及量程切換(當(dāng)測量范圍較大)等脅,31,46,47,48J。
一、量程自動轉(zhuǎn)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(yīng)能有自動轉(zhuǎn)換量程的功能。因為實際被測信號需經(jīng)放大器放大后再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)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(zhuǎn)換增益，當(dāng)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(zhuǎn)換還能防止數(shù)據(jù)溢出、電路過載，保證系統(tǒng)工作在電平區(qū)域。以前的模擬儀表多采用機械開關(guān)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(shù)字儀表多采用量程自動轉(zhuǎn)換。在測量時，先把量程開關(guān)置于處，測量結(jié)果如太小，則自動把量程開關(guān)降低一檔，再測量， 直到測出值適中或量程開關(guān)處于最小為止。在進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換時，并不要求十分精確的讀數(shù)，只要測量出輸入量的大致范圍．量程轉(zhuǎn)換倍率一般為10的倍數(shù)，但為了便于同微機接口，提高儀器的精度，自動量程轉(zhuǎn)換可采用2的倍數(shù)，其中常用的為4的倍數(shù)。因為儀器中常用二進(jìn)制浮點數(shù)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(nèi)，小信號的有效數(shù)字將太小，會降低儀表的分辨率和精度。
二、標(biāo)尺變換技術(shù)
智能化測量控制儀表在讀入被測模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，往往要轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)的量綱與AID轉(zhuǎn)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(jīng)系統(tǒng)前置處理后所得的信號值僅對應(yīng)于被測值的大小，故必須把其轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能進(jìn)行運算、顯示和打印輸出等處理，為此需對被測值進(jìn)行標(biāo)度變換。
1、線性變換
線性變換是的標(biāo)度變換方法，其前提要求參數(shù)值與模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果之間關(guān)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(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輸入值，Ⅳ。表示'，血對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輸入值，z表示測量值y對應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換值。對一個實際系統(tǒng)，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(shù)，SCo取決于零點值，SCl為擴大因子。
2、公式轉(zhuǎn)換法
當(dāng)傳感器測出的數(shù)據(jù)與實際參數(shù)不是線性關(guān)系，而是由傳感器和測量方法決定的某一解析函數(shù)關(guān)系，此時標(biāo)度變換可由公式變換法獲得。例如當(dāng)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(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的測量輸入值x成平方根關(guān)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(dāng)傳感器測得的數(shù)據(jù)與實際參數(shù)成非線性，且無法用一簡單的式子來表示， 或其解析式復(fù)雜而難以滿足實時處理要求時，應(yīng)采用多項式法進(jìn)行非線性標(biāo)度變換。此時應(yīng)先確定多項式的階數(shù)N，然后選取N+1個測量點，并測出其實際參數(shù)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(biāo)度變換是、的一種非線性變換方法，適用于許多應(yīng)用場合。在實際使用時，還可根據(jù)需要采用二次變換，即次采用線性交換，其系數(shù)SCl、SCo 任意修改，以改進(jìn)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(zhuǎn)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(jìn)行非線性標(biāo)度變換。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)站：
