關(guān)于硫酸流量計的基本結構分析介紹

硫酸流量計基本結構中有兩個(gè)重要的組成成分，一個(gè)是轉換器，另一個(gè)是傳感器，本文將分別對傳感器和轉換器的結構分類(lèi)作詳細的分析講解。
2.2.1 傳感器
傳感器的主要作用是將通過(guò)管道的流量信號進(jìn)行轉換，將其轉為電動(dòng)勢。市面上常見(jiàn)的傳感器主要有下圖 2.4 中如測量管、鐵芯、勵磁線(xiàn)圈、襯里等結構。

1.測量管：主要是傳感器的管道，該管道由高導電率非導磁材料制成，可保證流體在通過(guò)時(shí)能夠表現出自身的電磁效應，在該管道內中安裝了內襯。使用非導磁材料的原因是保證勵磁線(xiàn)圈中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì )順著(zhù)管道流走，確保測量管道內部產(chǎn)生明顯的磁感應線(xiàn)，下圖 2.4 中展示了利用非導磁材料和導磁材料管道中所產(chǎn)生磁感應線(xiàn)的情況。

液體從彎管中流出時(shí)，由于管道處有明顯的的彎道，因此其速度分布會(huì )發(fā)生變化，產(chǎn)生明顯的畸變，在彎管外緣處的流速會(huì )明顯加快，為了能保證跟隨內援處流動(dòng)速度，此時(shí)還會(huì )產(chǎn)生明顯的二次流動(dòng)情況。而針對不同平面雙彎管道的流動(dòng)時(shí)，此時(shí)流體速度除了表現出不均勻分布之外，還會(huì )在管道內部多處位置產(chǎn)生旋渦，若是未完全打開(kāi)閥門(mén)，此時(shí)流體速度的畸變程度會(huì )更加明顯。因此為了保證在測量過(guò)程中測量的精確度，需要保證傳感器的上下游部分有確定的一段長(cháng)直管道，進(jìn)行多種試驗后確定上游管道約為 3D，下游管道約為 5D，其中 D 表示管道的回敬。隨著(zhù)技術(shù)的革新，近年來(lái)硫酸流量計對于長(cháng)直管道的要求明顯降低，在進(jìn)行了長(cháng)時(shí)間的研究后推出了不需要長(cháng)直管道的電磁式水表。
2.內襯：更通俗的稱(chēng)法為--襯里，安裝位置在管道內部，內襯通常為絕緣材質(zhì)，主要是防止流體在流經(jīng)管道的過(guò)程中其產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢能夠被檢測到。在選擇內襯材料的過(guò)程中，首先需要考慮的是其絕緣性，除此之外還要求材料具有較好的耐腐蝕性、耐壓性等等。針對不同的使用對象，對內襯材料特性的要求也會(huì )呈現出明顯的差異化。當前市面上常見(jiàn)的內襯材料有橡膠、PVC 等。在安裝內襯的過(guò)程中，對工藝技術(shù)有著(zhù)十分準確的要求，因此安裝過(guò)程較為困難，內襯的安裝作為硫酸流量計制造過(guò)程中要求十分嚴苛的一個(gè)步驟。
3.電極：主要作用是將感生電動(dòng)勢所產(chǎn)生的電動(dòng)差進(jìn)行連接，在選擇電極材料時(shí)同樣需要注意選擇非導磁材料，利用此種材料可以有效的避免由于導磁材料所造成的磁力線(xiàn)過(guò)于集中在電極的現象。在實(shí)際的運用中除了選擇非導磁材料，還需要根據運用的環(huán)境進(jìn)行第二步選擇，其中需要對環(huán)境的腐蝕情況、溫度要求、液體所產(chǎn)生的壓力等等進(jìn)行考量。針對腐蝕程度較高的環(huán)境應當首選欽電極材料；針對酸度較高的環(huán)境如下水道、廢水、污水環(huán)境，則需要選擇耐酸剛電極材料；針對要求較高的酸堿液則需要利用鉑金電極材料。
4.勵磁線(xiàn)圈：勵磁線(xiàn)圈的作用是產(chǎn)生相對應的磁場(chǎng)，當勵磁線(xiàn)圈纏繞到鐵芯上，給勵磁線(xiàn)圈通電時(shí)，管道內部會(huì )產(chǎn)生相應的電流，而電流的分布和管道的擺放也有著(zhù)十分明顯的關(guān)聯(lián)，管道擺放的位置不一樣，產(chǎn)生的電流形成也不一樣。
5.鐵芯：鐵芯主要的作用是纏繞勵磁線(xiàn)圈，從而產(chǎn)生相應的磁感應線(xiàn)。鑄造鐵芯的材料刻意選擇硅鋼、鑄鋼等等。鑄鋼的電磁感應效果想弱于硅鋼，一般針對鑄鋼而言，其磁導率 μ 是空氣磁導率的0μ 1000 倍，暴露在空氣中的漏磁通常只有千分之一，在計算過(guò)程中基本忽略不計，因此勵磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以進(jìn)行有效的利用。硅鋼的磁導率 μ 通常是空氣磁導率的0μ 6000～7000 倍左右，表現出的電磁感應強度更高，坡莫合金的磁導率 μ 則是空氣磁導率的0μ 幾萬(wàn)倍，價(jià)格也不昂貴，但在實(shí)際的應用過(guò)程中，需要根據利用環(huán)境選擇合適的鐵芯材料才能滿(mǎn)足更高的性?xún)r(jià)比。
上述五種是傳感器的主要部件，除此之外還有一些其它的零件，如接地環(huán)、電極引線(xiàn)等等，各個(gè)部件都有不同的用處，只有將所有的部件拼湊在一起才能使傳感器表現出更好的作用。
2.2.2  轉換器
硫酸流量計中另一個(gè)重要部件是轉換器，絕大多數的硫酸流量計中轉換器和傳感器是連接為一體的，但在少部分硫酸流量計中二者則是分開(kāi)使用的，將二者分開(kāi)最主要的原因是考慮到抗干擾的情況。在硫酸流量計工作的過(guò)程中，流體運動(dòng)所切割和產(chǎn)生的電動(dòng)勢能量較為微弱，且在整個(gè)過(guò)程中會(huì )受到來(lái)自多個(gè)不同方面的干擾，其中如受到來(lái)自電磁兩極的干擾、勵磁磁場(chǎng)變動(dòng)所帶來(lái)的干擾、同相干擾等等。為了有效的減少在流體運動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的多種干擾，就需要一個(gè)穩定可靠的驅動(dòng)電路，而此電路就就由轉換器組裝而成。在轉換器中也有幾個(gè)重要的組成部件，下文將進(jìn)行詳細介紹：
（1）前置放大器和濾波器：?jiǎn)纹瑱C A 心的轉換口沒(méi)有辦法完全識別由電極兩端發(fā)出的微弱感應電動(dòng)勢，主要是由于電極兩端所產(chǎn)生的電信號過(guò)于微弱，此時(shí)為了能幫助轉換口進(jìn)行信號識別，就需要將電信號進(jìn)行放大，將其放大至1000～10000 倍最優(yōu)。在電極引線(xiàn)接上儀用前置放大器就可以將電信號進(jìn)行放大。但在轉換口進(jìn)行信號捕捉的過(guò)程中同樣會(huì )產(chǎn)生格式不同的干擾信號，其中常見(jiàn)的為正交干擾、并模干擾等等，為了有效減少此部分干擾情況，則需要安裝濾波器，使信號經(jīng)過(guò)濾波器時(shí)將干擾信號排除。
市面上常見(jiàn)的多種濾波器中，最常使用的是低通濾波器，主要是由于低通濾波器可以有效的降低高頻噪聲對電壓所產(chǎn)生的影響。面對不同的環(huán)境需要選擇不同的濾波器，而濾波器之間的區別主要來(lái)源于硬件結構的差異，RV 濾波器屬于結構最簡(jiǎn)單的一款，但其頻率范圍較大，囊括幾十 Hz 到 100MHz。
（2）采樣、保持電路：?jiǎn)纹瑱C并不能直接讀取電極信號，需要利用 A/D 轉換器將電極信號進(jìn)行轉換后才能傳輸到單片機處。使用 A/D 轉換器前要保持采樣、接收數據過(guò)程中具有穩定的模擬量，此時(shí)形成的電路被稱(chēng)為采樣保持電路。
（3）單片機和配套外設：當代智能儀表的基礎功能是需要做到自我診斷、流量累計計算等等，而在儀表轉換器內可以采用單片機或是編寫(xiě)獨特的編碼進(jìn)行實(shí)現。
（4）勵磁驅動(dòng)電路:硫酸流量計主要是依賴(lài)與勵磁電流所形成的工作磁場(chǎng)，電流保持在 150-400mA 之間，此電流并非由單片機提供，主要來(lái)自于單獨的驅動(dòng)控制電路。
（5）電源分配電路：在硫酸流量計工作的過(guò)程中需要有多種部件同時(shí)工作，因此需要多種不同的電壓，此時(shí)就需要電源進(jìn)行電路分配，給不同部分分配對應的電源電壓，其中勵磁電源需要的電壓為 36V～40V，而單片機工作需要的電壓為3.3V 和 SV，放大器工作需要的電壓為 12～15V。因此電源需要分配出四組電路。四種電路中勵磁電源所需要的電壓方式最為特別，需要利用到 LDO 方式，主要是由于 LDO 方式能夠產(chǎn)生極小的輸出波紋電壓，能夠幫助勵磁電流產(chǎn)生穩定的磁場(chǎng)，消耗的功率也更小。

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