一种电磁流量计中的电导率测量方法技术

本发明专利技术公布了一种电磁流量计中的电导率测量方法，通过对一个测量电极A和地之间施加电压激励的方法，电压激励选择为高频交流方波激励源，高频交流方波驱动单元通过高频耦合电路对测量电极A施加激励，将会有电流I流过测量电极Ａ和地之间的电导率等效电阻R1，在测量电极A和地之间将会产生电压，假设测量电极A和地之间的电导率等效电阻R1，则电导率等效电压为，在激励电流I不变的情况下，电导率等效电压同电导率等效电阻R1成正比关系，电导率测量电路通过测量电压值，即可得到管道中流体的电导率。根据待测流体的电导率大小，通过设定合适的空管报警门限值，即可完成管道中流体的空管监测和处理。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公布了，通过对一个测量电极A和地之间施加电压激励的方法，电压激励选择为高频交流方波激励源，高频交流方波驱动单元通过高频耦合电路对测量电极A施加激励，将会有电流I流过测量电极Ａ和地之间的电导率等效电阻R1，在测量电极A和地之间将会产生电压，假设测量电极A和地之间的电导率等效电阻R1，则电导率等效电压为，在激励电流I不变的情况下，电导率等效电压同电导率等效电阻R1成正比关系，电导率测量电路通过测量电压值，即可得到管道中流体的电导率。根据待测流体的电导率大小，通过设定合适的空管报警门限值，即可完成管道中流体的空管监测和处理。【专利说明】
本专利技术涉及应用于电磁流量计的测量方法，尤其涉及。
技术介绍
现代电磁流量计一般采用低频励磁的方法测量流量信号，低频交流方波励磁驱动单元电路输出驱动电流到励磁线圈，根据法拉第电磁感应原理，交流变化的电场将产生交流变化的磁场，流经管道的导电流体在磁场作用下，将在测量电极A和测量电极B之间产生感应电压。在磁场强度一定的情况下，该感应电压同流经管道中导电流体的流速成正比关系，即流速越大，在测量电极A和测量电极B之间产生的感应电压也就越大。通过测量电极两端的电压值，即可得到流经管道的导电流体的流速值。当电磁流量计的测量电极裸露在空气中时，传感器将会产生较强的干扰信号，导致流量测量电路检测的数据严重失真。因此，在电磁流量计的使用过程中通常要求链接电磁流量计的管道中必须充满被测流体。但在实际应用中，很难保证管道始终充满流体，这就需要检测出管道中流体是否是充满整个管道。常用的测量方法是测量出流经管道的导电流体的电导率值，根据测量得到的电导率值，来检测出管道是否处于空管的状态。一种检测管道是否是空管的方法是在管道中添加两个单独的电极，通过测量两个电极之间或其中一个电极与地之间的电阻值。采用这种方法需要在管道中增加额外的电极，造成传感器生产成本上升，同时，管道中测量电导率电极在测量过程中会产生干扰信号，影响流量信号的测量。另外一种检测空管的方法是施加低频三角波激励源到测量电极，由于流量测量信号也是在低频部分，该方法将会对流量测量信号产生严重的干扰，同时，低频三角波励磁对定时要求较高，需要单独的定时产生电路，造成转换器实现复杂度太大。
技术实现思路
本专利技术公布了 ，主要采用高频方波激励的方法测量流体的电导率，避免了低频三角波激励对流量信号的干扰，实现复杂度也大大的降低。本专利技术的目的是这样实现的: 低频交流方波励磁驱动单元产生励磁电流，励磁电流流过励磁线圈产生感应磁场，流体管道中的流体在磁场作用下会在测量电极A和测量电极B之间产生感应电压，根据法拉第电磁感应定律，在磁场强度一定的情况下，感应电压的大小同带电流体的运动速度成正比关系。因此，测量电极A和测量电极B之间感应电压的大小反映管道中带电流体的运动速度大小。测量电极A和测量电极B之间的差分感应电压通过流量信号放大电路转换为单端电压，该电压经低频耦合电路滤波处理后送到AD转换器，AD转换器将模拟电压信号转换为便于软件处理的数字信号，送给主控MCU数字处理单元，采用高频交流方波激励的优点是避免了电极极化对流量测量产生的影响，同时，高频交流方波激励产生的电导率测量信号和流量测量信号所占用的频带不同，可以采用模拟滤波的方法进行分离处理，避免了电导率测量信号和流量测量信号之间的相互干扰。一种电导率信号和流量信号分离的实施方法，流体管道中的流量信号经过流量信号放大电路送给低频耦合电路进行低通滤波处理，该低通滤波处理可以抑制高频电导率测量信号产生的干扰。低频耦合电路的输出送给AD转换器，AD转换器将模拟信号变为数字信号送给主控MCU数字处理单元；电导率信号经过电导率信号放大电路送给高频耦合电路进行高通滤波处理，该高通滤波处理可以消除低频流量信号的干扰，高频耦合电路的输出送给AD转换器，AD转换器将电导率模拟信号变为电导率数字信号送给主控MCU处理。高频交流方波驱动单元驱动测量电极A产生电压激励源，该电压激励源通过高频耦合电路对测量电极A施加激励，将会有电流流过测量电极A和地之间的电导率等效电阻R1，从而在测量电极A和地之间产生感应电压，感应电压通过阻抗变换电路，产生电导率等效电压。电导率信号处理电路通过测量电导率等效电压，即可得到管道中流体的电导率值。高频交流方波的激励频率需要根据现场测试情况进行选定，现场测试表明，高频方波频率在IOOHz至IOK Hz之间时，电导率测量信号均具有良好的线性度；若激励频率过高，将会产生严重的非线性失真。本专利技术通过对一个测量电极A和地之间施加电压激励的方法。电压激励选择为高频交流方波激励源。高频交流方波驱动单元通过高频耦合电路对测量电极A施加激励，将会有电流I流过测量电极A和地之间的电导率等效电阻R1，在测量电极A和地之间将会产生电压，假设测量电极A和地之间的电导率等效电阻R1，则电导率等效电压为F0=JxjM在激励电流I不变的情况下，电导率等效电压同电导率等效电阻Rl成正比关系，电导率测量电路通过测量电压值，即可得到管道中流体的电导率。根据待测流体的电导率大小，通过设定合适的空管报警门限值，即可完成管道中流体的空管监测和处理。采用高频交流方波激励的优点是避免了电极极化对流量测量产生的影响，同时，高频交流方波和流量测量信号可以采用模拟滤波的方法进行分离处理，避免了电导率测量信号和流量测量信号之间的相互干扰。本专利技术的有益效果: 本专利技术方案不需要添加额外电极就可以进行电导率的测量，降低了传感器的生产成本；采用高频方波激励避免了低频三角波激励对流量信号的干扰，避免了电极极化对流量测量产生的干扰，使流量测量和电导率测量更加准确，抗干扰能力大大提高。【专利附图】【附图说明】: 1、附图1为流量和电导率测量驱动电路； 2、附图2为流量信号和电导率信号处理电路； 3、附图3为电导率测量等效电路； 4、附图4为电导率测量值与激励频率和相对电导率关系曲线。【具体实施方式】: 如图1所示，低频交流方波励磁驱动单元I产生励磁电流，励磁电流流过励磁线圈2产生感应磁场，流体管道3中的流体在磁场作用下会在测量电极A4和测量电极B5之间产生感应电压，根据法拉第电磁感应定律，在磁场强度一定的情况下，感应电压的大小同带电流体的运动速度成正比关系。因此，测量电极A4和测量电极B5之间感应电压的大小反映管道中带电流体的运动速度大小。如图2所示，测量电极A4和测量电极B5之间的差分感应电压通过流量信号放大电路8转换为单端电压，该电压经低频耦合电路9滤波处理后送到AD转换器10，AD转换器10将模拟电压信号转换为便于软件处理的数字信号，送给主控MCU数字处理单元11，采用高频交流方波激励的优点是避免了电极极化对流量测量产生的影响，同时，高频交流方波激励产生的电导率测量信号和流量测量信号所占用的频带不同，可以采用模拟滤波的方法进行分离处理，避免了电导率测量信号和流量测量信号之间的相互干扰。如图2所示一种电导率信号和流量信号分离的实施方法，流体管道3中的流量信号经过流量信号放大电路8送给低频耦合电路9进行低通滤波处理，该低通滤波处理可以抑制高频电导率测量信号产生的干扰。低频耦合电路9的输出送给AD转换器10，AD转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁流量计中的电导率测量方法，其特征在于：低频交流方波励磁驱动单元(1)产生励磁电流，励磁电流流过励磁线圈(2)产生感应磁场，流体管道(3)中的流体在磁场作用下在会在测量电极A(4)和测量电极B(5)之间产生感应电压，根据法拉第电磁感应定律，在磁场强度一定的情况下，感应电压的大小同带电流体的运动速度成正比关系；因此，测量电极A(4)和测量电极B（5）之间感应电压的大小反映管道中带电流体的运动速度大小；测量电极A（4）和测量电极B(5)之间的差分感应电压通过流量信号放大电路(8)转换为单端电压，该电压经低频耦合电路(9)滤波处理后送到AD转换器(10)，AD转换器(10)将模拟电压信号转换为便于软件处理的数字信号，送给主控MCU数字处理单元(11)，采用高频交流方波激励的优点是避免了电极极化对流量测量产生的影响，同时，高频交流方波激励产生的电导率测量信号和流量测量信号所占用的频带不同，可以采用模拟滤波的方法进行分离处理，避免了电导率测量信号和流量测量信号之间的相互干扰；一种电导率信号和流量信号分离的实施方法，流体管道(3)中的流量信号经过流量信号放大电路(8)送给低频耦合电路(9)进行低通滤波处理，该低通滤波处理可以抑制高频电导率测量信号产生的干扰；低频耦合电路(9)的输出送给AD转换器(10)，AD转换器(10)将模拟信号变为数字信号送给主控MCU数字处理单元(11)；电导率信号经过电导率信号放大电路(16)送给高频耦合电路（7）进行高通滤波处理，该高通滤波处理可以消除低频流量信号的干扰，高频耦合电路（7）的输出送给AD转换器（10），AD转换器（10）将电导率模拟信号变为电导率数字信号送给主控MCU处理（11）；高频交流方波的激励频率需要根据现场测试情况进行选定，现场测试表明，高频方波频率在100Hz 至10K Hz之间时，电导率测量信号均具有良好的线性度；若激励频率过高，将会产生严重的非线性失真。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小勇，胡玉矿，
申请(专利权)人：开封开德流量仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41