Lưu lượng kế điện từ là gì?

Vật liệu và thiết kế điện cực trong máy đo từ để đo chất lỏng

Điện cực cho lưu lượng kế từ tính trong ngành công nghiệp bột giấy

Trong đó, f là tần số, B là cường độ cảm ứng từ và A là diện tích của vòng tác động được chiếu theo hướng của từ trường. Ví dụ, nếu f là 50 Hz, B là 0,02 T và A là 1cm2, điện áp trực giao xấp xỉ 0,6 mV. Tuy nhiên, tín hiệu được tạo ra khi di chuyển với tốc độ 5 m/s trong đường ống có đường kính 0,1 m là 10 mV. Góc pha của điện áp trực giao lệch 90 ° và bị tiêu thụ dưới dạng tổn thất sắt trong mạch từ, không thể giảm bằng thiết kế cơ khí hoặc mạch điện tử. Việc sử dụng kích thích DC có thể giải quyết vấn đề này bằng cách đo trực tiếp tín hiệu dòng chảy khi từ trường không đổi trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên, cũng có những vấn đề khác, đòi hỏi điện áp lớn để nhanh chóng vượt qua độ tự cảm của cuộn dây và thiết lập từ trường, sau đó duy trì sự ổn định để đo lưu lượng.

Việc lắp đặt linh kiện không được làm đường ống vượt quá áp suất, và phải đảm bảo đường ống được đổ đầy chất lỏng. Thông thường, khi lắp đặt đoạn ống đo, kết nối điện cực phải nằm ngang để tránh hiện tượng đoản mạch điện cực khi xuất hiện bọt khí ở phần trên của đường ống.

Hầu hết các ống đo đều được làm bằng thép không gỉ, cho phép từ trường đi qua. Áp suất tối đa mà cảm biến có thể chịu được là 1000 bar.

Thiết kế cũng phải bao gồm các tùy chọn để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt và nguy hiểm.

Bộ truyền của lưu lượng kế Mangetic (thành phần thứ cấp)

Ngày nay, nhiều loại máy phát lưu lượng điện từ có thể đạt được các chức năng cần thiết như lưu lượng kế kỹ thuật số. Loại giao tiếp có thời gian sử dụng lâu nhất là 50 Hz hoặc 60 Hz. Điều này là do nguồn điện chính là 50 Hz hoặc 60 Hz và ở tần số này, từ trường và tín hiệu lưu lượng cũng mạnh. Nhưng một số thiết kế mới phổ biến sử dụng sóng vuông tần số thấp với các chế độ khác nhau, khiến tín hiệu trực giao suy giảm trước khi tín hiệu lưu lượng được thu thập. Loại kích thích sóng vuông (kích thích DC) được đề cập ở đây có thể có nhiều tên gọi khác nhau tùy thuộc vào nhà sản xuất (Brobeil và cộng sự, 1993). Thuật ngữ 'loại DC' nên được sử dụng thận trọng, vì các thiết bị ban đầu đã sử dụng loại DC nhưng không thành công. Trong thiết kế DC, cường độ từ trường tương đối nhỏ, nhưng nhiễu điện tử và các hiệu ứng cơ điện trong bùn giống như trong thiết kế AC. Do đó, thiết bị DC được thiết kế mới nhất sẽ có một mô-đun công suất cao đặc biệt để giải quyết vấn đề này.

Bonfig và cộng sự (1975) đã mô tả một trong những thiết kế DC thành công đầu tiên, được gọi là trường DC chính. Hafner (1985) đã mô tả một hệ thống khác gọi là DC chuyển mạch, có các chức năng như giảm nhiễu (che chắn chủ động và thụ động), hoạt động điện hóa, đặt không tuần hoàn bộ khuếch đại, lấy mẫu nhiều tín hiệu, tần số thu cao hơn (lên đến 123 Hz), lọc kỹ thuật số và sử dụng mạch phân tích nhiễu dòng chảy. Việc sử dụng mức tiêu thụ năng lượng thấp trong thiết kế (giảm xuống còn 1,5W, với kích thước và trọng lượng nhỏ hơn) đáp ứng các yêu cầu về an toàn vốn có và truyền động bằng pin. Bộ điều khiển vi xử lý cũng cung cấp khả năng tự phát hiện, bù nhiệt độ, các công cụ chính và phụ có thể hoán đổi cho nhau và các chức năng tương tác. Ngoài ra, điện cực cũng cung cấp chức năng nối đất và kiểm tra ống khí. Herzog và cộng sự (1993) đã nghiên cứu các thiết kế DC chuyển mạch với điểm tham chiếu điện tử trong một chu kỳ và thảo luận về việc sử dụng điện cực thứ ba trong các đường ống đầy một phần.




Hình 8 cho thấy sơ đồ khối điển hình của một mạch điện xoay chiều. Bộ giải điều chế loại bỏ điện áp trực giao qua tín hiệu tham chiếu, và mạch điện xoay chiều thu được tỷ số giữa tín hiệu dòng chảy và tín hiệu tham chiếu.

Sơ đồ khối trong Hình 9 (a) là một phương pháp điển hình được áp dụng trong các hệ thống DC. Như thể hiện trong Hình 9 (b), việc lấy mẫu tại thời điểm τn, τn+1 và τn+2 khuếch đại độ trôi đường cơ sở của tín hiệu sóng vuông do hiệu ứng điện hóa và các hiệu ứng khác gây ra, do đó, việc sử dụng ba điểm lấy mẫu là hợp lý.

Độ trôi bằng 0 có thể xuất hiện ở một số thiết bị, nhưng thường yếu. Nguyên nhân có thể là do không thể triệt tiêu hoàn toàn các điện áp bất ngờ, đặc biệt là điện áp trực giao. Mặc dù phương pháp cắt dòng được áp dụng ở lưu lượng thấp, hệ thống DC tuyên bố giải quyết được vấn đề trôi bằng 0 tại thời điểm này, nhưng điều này khó xác nhận. Độ trôi lưu lượng thấp thường bị giới hạn ở 1% phạm vi giới hạn trên (Ginesi và Annarummo, 1994) hoặc có thể thấp hơn.

Độ không chắc chắn chung của bộ chuyển đổi là 0,2% đối với nhiều loại điện áp chính, tín hiệu trực giao, biến động nhiệt độ, v.v. Nó cũng có thể đo tín hiệu dòng chảy nhỏ với độ chính xác thấp.