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電磁流量計(jì)電容變送型傳感器
關(guān)鍵字：電磁流量計(jì) 日期：2013-1-16 9:05:42
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電磁流量計(jì)電容變送型傳感器
把弧形電極緊貼襯里的外壁，使被測(cè)流體與電極不接觸，這樣能從根本上解決電極的腐蝕、污染、泄漏以及產(chǎn)生漿狀流體噪聲的問題。電容變送傳感器的流量信號(hào)是通過電極與被測(cè)流體間形成的電容耦合傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器，如圖3 - 48所示的這種結(jié)構(gòu)就是電容式電磁流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)。所以，電容式電磁流量計(jì)也稱無電極電磁流量計(jì) 為了增大耦合電容的容量，減少流量信號(hào)在容抗上的損失，通常采用大面積電極或多電極結(jié)構(gòu)，并滿足式(3 - 16)的要求，提高轉(zhuǎn)換器的輸入電阻R到lOizfl以上。 尺In≥2(3-16)
式中，_一勵(lì)磁頻率，Hzc-電極與被測(cè)流體間形 成的電容．Fe轉(zhuǎn)換器的高輸入電阻帶來了
電容電磁流量計(jì)能夠測(cè)量低電導(dǎo)率液體的優(yōu)點(diǎn)。譬如，能測(cè)量電導(dǎo)率可能在10-5S／m以下，如經(jīng)脫去離子凈化水處理的純水。襯里厚度、襯里材質(zhì)的介電常數(shù)和電極面積決定了電容式電磁流量傳感器耦臺(tái)電容的容量。根據(jù)實(shí)際傳感器結(jié)構(gòu)，一般耦臺(tái)電容的容量大約在幾個(gè)至幾十個(gè)pF范圍。這樣微小電容如果發(fā)生變動(dòng)，將形成大的輸出噪聲影響測(cè)量。為此，要求作為電容電介質(zhì)的襯里材料應(yīng)具有絕緣強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗系散小、溫度系數(shù)小、剛性好等技術(shù)性能指標(biāo)。新型的襯里材料PFA氟塑料和高純鋁工業(yè)陶瓷能夠滿足這些要求。為了降低信號(hào)傳輸容抗，電容式電磁流量計(jì)使用的勵(lì)磁頻率比較高，一般在160Hz左右。因而由此帶來適合于測(cè)量漿液的優(yōu)點(diǎn)，在對(duì)高濃度的漿液測(cè)量時(shí)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。但是，高頻勵(lì)磁同時(shí)也給儀表的零點(diǎn)穩(wěn)定帶來不利影響。
當(dāng)然，受被測(cè)電導(dǎo)率和傳輸電容的影響，電容式傳感器的信號(hào)內(nèi)阻比較高，要求轉(zhuǎn)換器的輸入電阻非常高。因此，極容易引進(jìn)內(nèi)部的、外部的各種干擾信號(hào)。所以，降低輸出信號(hào)的內(nèi)阻和解決干擾問題是電容變送型電磁流量計(jì)的關(guān)鍵之一。
下一節(jié)將講到，勵(lì)磁線圈與電極間存在分布電容和絕緣電阻勵(lì)磁電壓通過勵(lì)磁線圈與電極間的分布電容、絕緣電阻與信號(hào)內(nèi)阻構(gòu)成分壓回路，在電極上會(huì)形成相當(dāng)大的共模干擾電壓。因此，要求電容變送型轉(zhuǎn)換器的共模抑制比在CMRR≥120dB以上。采用高性能運(yùn)算放大器和電源浮動(dòng)等措施來提高轉(zhuǎn)換器的共摸抑制比，是解決電容電磁流量計(jì)的共模干擾電壓的有效方法。把前置放大器放在傳感器內(nèi)，如采用貼片元件制成薄印刷電路板緊貼電極，并采用圖3 - 49的自舉阻抗轉(zhuǎn)換和靜電屏蔽措施，能有效地抑制傳感器大的共模干擾輸出。
應(yīng)用電容型電磁流量計(jì)，要注意信號(hào)基準(zhǔn)接地問題。因?yàn)殡娙葑兯蛡鞲衅鬟M(jìn)入轉(zhuǎn)換器的流量信號(hào)同樣是差動(dòng)形式，流量信號(hào)的基準(zhǔn)點(diǎn)也同樣是被測(cè)液l奉。所以，希望用電容電極電磁流量計(jì)解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量，仍然要注意到流量計(jì)裝有接地環(huán)，或在測(cè)量管道上設(shè)置接地電極，并且必須注意接地環(huán)或接地電極的金屬材質(zhì)耐腐蝕性能。
電容型電磁流量計(jì)較有利于測(cè)量低電導(dǎo)率流體，但必須注意到低電導(dǎo)率測(cè)量中存在一種特有的流體“流動(dòng)噪聲”，這種噪聲將引起儀表的輸出擺動(dòng)。下節(jié)要講到這種噪聲與流速呈指數(shù)關(guān)系。因此，使用電容型電磁流量計(jì)測(cè)量低電導(dǎo)率流體時(shí)流速應(yīng)選擇在2m/s以下。
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