一文带你详细了解电磁流量计的优势、原理特性和应用
在食品行业,产品装瓶和装罐的流量精确控制会直接影响利润,因此必须最大程度降低流量测量误差;在封闭运输应用,比如石油工业中油罐和油罐车之间的原油和成品油交换——需要高精度测量;
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作为目前使用最为广泛的流量技术之一、液体流量测量中精度最高之一,电磁流量计你了解多少你呢?
多种优势,占取液体测量领域优势一——电磁流量计的传感器一般是连接到管道中,其直径与管道直径一致,因而测量时不 会干扰或限制介质的流动。由于传感器不是直接浸没在液体中,没有活动部件,因此不存在磨损问题。
优势二——测量的是体积流量,这意味着测量对流体密度、温度、 压力和粘度等参数的变化不敏感。一旦用水标定电磁流量计, 就可以使用它来测量其他类型的导电流体,无需进一步标定。 这是其他类型流量计所不具备的一个重要优势。
优势三——特别适合测量固液两相介质,例如泥浆等带悬浮泥 土、固体颗粒、纤维或粘稠物的高导电率介质。它可用于测量 污水、泥浆、矿浆、纸浆、化学纤维浆及其他介质。这使得它 特别适合食品、制药等行业,利用它可测量玉米糖浆、果汁、 酒类、药物、血浆及其他许多特殊介质。
流量计系统原理和典型架构电磁流量计的工作原理基于法拉第电磁感应定律。当垂直于磁场方向的导体以速度V做切割磁力线的运动时,导体的两端会产生一定的感应电动势E,通过检测该感应电动势的大小来计算液体流速变化。
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电磁流量计的特性包括无压力损耗,不受粘度、流体密度、温度、压力和导电率的影响,适合对纸浆、泥浆和污水进行高精度测量。
电磁流量计系统包括电源、励磁、信号调理、模数转换器、处理器、显示器、键盘和逻辑I/O,以及4 mA至20 mA、HART、 RS-485/RS-422/RS-232、PROFIBUS、® Modbus、Foundation等多种通信接口。
设计要考虑周全,直面挑战为了合理设计电磁流量计系统,您必须考虑许多不同的系统要求,包括精度、带宽和励磁频率等。
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电磁流量计传感器的输出范围可能小到只有数十μV,而且通常伴随很大的共模电压。输出阻抗往往高于数兆欧。所以,前端精密运算放大器或仪表放大器要求超高输入阻抗、极低漏电流和出色的共模抑制比(CMRR)。
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电磁流量计产品的最大测量范围可高达1500 : 1,反映流速范
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围:0.01 m/s~15 m/s。
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测量精度最高可以达到读数的0.2%,这通常需要16至24位的 模数转换器。
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与不同现场总线的连接,例如HART、PROFIBUS、Modbus、Foundation、RS-485/RS-422/RS-232、无线HART等。 X 系统电源、中央逻辑单元、通信和I/O之间需要隔离;隔离等级要求从1 kV到2.5 kV不等。
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便携式电磁流量计需要超低功耗MCU、放大器、ADC元件。
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高频方波激励可改善泥浆的流动并提高抗扰度,但同时需要 考虑零点稳定度。
工业现场温度环境非常复杂,甚至异常恶劣。如需获得较宽的工作温度范围,低温漂系数和低功耗对电磁流量计来说至关重要。ADI提供完美的产品系列,包括精密放大器、精密基准电压源、精密模数转换器和Cortex®-M3内核微处理器等。
除此之外,浪涌、EFT和ESD等EMC抗扰度也是电磁流量计面临的严峻挑战。ADI元件的高ESD抑制能力能够大大改善产品的可靠性和稳定性。
此外,由于电磁流量计内部空间有限,对系统密度也有较高要求,因而必须减小器件尺寸。近来,集成技术的进步使得系统设计人员能够采用尺寸更小、功耗更低、成本更低的解决方案,并且其性能与那些大型系统不相上下。持续的技术进步要求既能不断提高这些解决方案的集成度,同时还要提高其性能和诊断能力。
ADI提供面向市场定制的解决方案,有助于简化设计过程。这些解决方案采用业界领先技术,并提供众多设计选项:从采用分立式元件的实施方案到全集成式解决方案,应有尽有。
ADI整体解决方案"完美"上线借助ADI的放大器、数据转换、信号处理、通信和电源技术以及专业经验,可以实现高分辨率、低噪声的工业电磁流量计系统。
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ADI最新的EM流量计解决方案功能框图 |
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