Caudalímetro electromagnético de alta precisión con detección de tuberías vacías mediante reconocimiento de forma de onda basado en dispositivos lógicos programables complejos

Estamos interesados en diseñar, implementar y validar un medidor de flujo electromagnético impulsado por CPOD. Explorar cómo el reconocimiento de formas de onda eleva la medición de la precisión, lo que garantiza una detección estable de pipetas vacías. Nuestros desafíos son suprimir la interferencia electromagnética, minimizar el ruido térmico del sensor, aislar los artefactos de conmutación CPOD y separar las señales de flujo débil del ruido ambiental, y hacer que el resultado sea más estable. Encontramos que la interferencia de frecuencia de potencia de 50 genera patrones de forma de onda distintos en los electrodos. Cuando el tubo está vacío o contiene burbujas de aire, esta forma de onda exhibe características específicas. Al analizar estos patrones únicos, podemos determinar si el tubo está vacío o contiene burbujas. Para cumplir con el requisito de detección de amplio rango de flujo, un circuito amplificador de operación de ganancia variable está diseñado para lograr una mayor precisión. Un filtro de hardware de ancho de banda de varias etapas mejora la relación señal / ruido, mientras que un filtro de software mejora aún más la estabilidad del sistema. Deseamos mejorar el análisis de formas de onda resistentes al ruido, adoptar un algoritmo CPOD para flujos multifásicos y de políticas, y sensores de baja potencia de autocalibración integrados para diagnósticos de IOG industriales en tiempo real.

[Narrador] Para comenzar, tome la fuerza electromotriz inducida de ambos lados del sensor como señal de entrada. Filtre el ruido usando condensadores de derivación. Aplique un amplificador diferencial 10X para amplificar la señal de entrada. Alimente la señal amplificada en un filtro de paso de banda de segundo orden, comenzando con un filtro de paso alto para eliminar los componentes de baja frecuencia, luego canalice la salida filtrada a través de un condensador de acoplamiento hacia la etapa de filtro de paso bajo. Usando un amplificador inversor, amplifique la señal sin ruido, luego aplique una ganancia de uno negativo a través del amplificador inversor para convertir la señal de polaridad negativa en polaridad positiva, preservando la amplitud. Dirija las señales de medio ciclo positivas y negativas a dos canales separados del interruptor analógico. Ingrese simultáneamente ambas señales en el comparador. Procese las señales de salida del comparador utilizando un complejo dispositivo lógico programable para detectar la vacante de la tubería y determinar la dirección del flujo de fluido. Después de la activación de la señal a través del interruptor analógico, alimente la señal a un amplificador de tercera etapa. Procese la señal amplificada utilizando un filtro de paso bajo integrador. Transmitir la señal filtrada final a la unidad del microcontrolador para su procesamiento computacional. Coloque el amplificador de señal cerca del filtro de paso de banda. Conecte el amplificador a la salida del filtro de paso de banda, seguido del amplificador secundario para recibir la salida de paso de banda. Configure dos comparadores debajo del interruptor analógico. Finalmente, ingrese la señal rectificada del interruptor analógico en un amplificador de ganancia variable. Enrute la salida a través de un filtro de paso bajo y hacia el canal de conversión de analógico a digital del procesador. Las mediciones del caudal de tres experimentos repetidos con el mismo dispositivo mostraron resultados altamente consistentes en todo el rango de medición, lo que confirma una fuerte reproducibilidad de los datos y linealidad intrínseca. Al comparar los cuatro dispositivos experimentales con el instrumento estándar, todos los dispositivos mostraron una alta consistencia de medición a caudales estándar idénticos, así como una excelente linealidad en todo el rango. Después de aplicar la corrección de linealidad, las desviaciones de medición de los cuatro dispositivos con respecto a los valores estándar se redujeron significativamente, mejorando la precisión del sistema. A bajas velocidades de flujo, el error relativo fue notablemente mayor y disminuyó gradualmente con el aumento de la velocidad, lo que refleja la influencia de la relación señal / ruido en la precisión de la medición.