Débitmètre électromagnétique de haute précision avec détection de tuyaux vides via une reconnaissance de forme d’onde basée sur un dispositif logique programmable complexe

Nous sommes intéressés par la conception, la mise en œuvre et la validation d’un débitmètre électromagnétique piloté par CPOD. Explorer comment la reconnaissance de forme d’onde augmente la précision de la mesure, garantissant une détection stable des pipettes vides. Nos défis sont de supprimer les interférences électromagnétiques, de minimiser le bruit thermique du capteur, d’isoler les artefacts de commutation CPOD et de séparer les signaux de faible valeur du bruit ambiant, et de rendre le résultat plus stable. Nous avons constaté que les interférences de fréquence de puissance 50 génèrent des motifs de forme d’onde distincts sur les électrodes. Lorsque le tube est vide ou contient des bulles d’air, cette forme d’onde présente des caractéristiques spécifiques. En analysant ces motifs uniques, nous pouvons déterminer si le tube est vide ou s’il contient des bulles. Pour répondre à l’exigence de détection d’une large plage de débit, un circuit d’amplificateur à gain variable est conçu pour obtenir une plus grande précision. Un filtre matériel à bande passante à plusieurs étages améliore le rapport signal/bruit, tandis qu’un filtre logiciel améliore encore la stabilité du système. Nous souhaitons améliorer l’analyse des formes d’onde résilientes au bruit, adopter un algorithme CPOD pour les flux multiphasiques et politiques, et des capteurs d’auto-étalonnage basse consommation intégrés pour les diagnostics IOG industriels en temps réel.

[Narrateur] Pour commencer, prenez la force électromotrice induite des deux côtés du capteur comme signal d’entrée. Filtrez le bruit à l’aide de condensateurs de dérivation. Appliquez un amplificateur différentiel 10X pour amplifier le signal d’entrée. Introduisez le signal amplifié dans un filtre passe-bande de second ordre, en commençant par un filtre passe-haut pour éliminer les composants basse fréquence, puis canalisez la sortie filtrée via un condensateur de couplage dans l’étage de filtre passe-bas. À l’aide d’un amplificateur inverseur, amplifiez le signal débruité, puis appliquez un gain de moins un à travers l’amplificateur inverseur pour convertir le signal de polarité négative en polarité positive, en préservant l’amplitude. Dirigez les signaux positifs et négatifs du demi-cycle vers deux canaux distincts du commutateur analogique. Entrez simultanément les deux signaux dans le comparateur. Traitez les signaux de sortie du comparateur à l’aide d’un dispositif logique programmable complexe pour détecter l’inoccupation de la canalisation et déterminer la direction de l’écoulement du fluide. Après la prise du signal via le commutateur analogique, introduisez le signal dans un amplificateur de troisième étage. Traitez le signal amplifié à l’aide d’un filtre passe-bas intégrateur. Transmettez le signal filtré final à l’unité de microcontrôleur pour le traitement informatique. Placez l’amplificateur de signal à proximité du filtre passe-bande. Connectez l’amplificateur à la sortie du filtre passe-bande, puis à l’amplificateur secondaire pour recevoir la sortie passe-bande. Configurez deux comparateurs sous le commutateur analogique. Enfin, entrez le signal redressé du commutateur analogique dans un amplificateur à gain variable. Acheminez la sortie à travers un filtre passe-bas et dans le canal de conversion analogique-numérique du processeur. Les mesures de débit issues de trois expériences répétées utilisant le même appareil ont montré des résultats très cohérents sur toute la plage de mesure, confirmant une forte reproductibilité des données et une linéarité intrinsèque. En comparant les quatre appareils expérimentaux à l’instrument standard, tous les appareils ont montré une grande cohérence de mesure à des débits standard identiques, ainsi qu’une excellente linéarité sur toute la plage. Après l’application de la correction de linéarité, les écarts de mesure des quatre appareils par rapport aux valeurs standard ont été considérablement réduits, ce qui a amélioré la précision du système. À de faibles vitesses d’écoulement, l’erreur relative était nettement plus élevée et diminuait progressivement avec l’augmentation de la vitesse, ce qui reflète l’influence du rapport signal/bruit sur la précision de la mesure.