Name: Misuratore di portata elettromagnetico ad alta precisione con rilevamento di tubi vuoti tramite logica programmabile complessa Riconoscimento della forma donda basato su dispositivi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-27T13:05:00.000+00:00
Duration: 5 min 11 s
Description: Scopri come migliorare la precisione dei misuratori di portata elettromagnetici con tecniche avanzate di filtraggio e rilevamento di tubi vuoti. Questo metodo raggiunge accuratezza dello 0,1% su un intervallo di 0,1-15 m/s.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

1. Elaborazione della tensione indotta da elettrodi
<ol>
	<li>Prendere la forza elettromotrice indotta da entrambi i lati del sensore come segnale di ingresso (Figura 1A). NOTA: Il segnale di tensione originale è estremamente debole e gravemente contaminato dal rumore, con un basso rapporto segnale/rumore (SNR).</li>
	<li>Applicare un amplificatore differenziale 10x per amplificare il segnale (Figura 1B).</li>
	<li>Procedere con l'immissione del segnale in un filtro passa-banda attivo del secondo ordine comprendente stadi di filtro passa-alto e passa-basso in cascata. Inizialmente, rimuovere i componenti a bassa frequenza attraverso il filtro passa-alto, quindi incanalare l'uscita filtrata tramite un condensatore di accoppiamento al successivo stadio del filtro passa-basso. A questo punto, sopprimere il rumore residuo ad alta frequenza, con la forma d'onda di uscita risultante illustrata nella Figura 1C.</li>
	<li>Amplificare il segnale denoised utilizzando un amplificatore invertente, come illustrato nella Figura 1D.</li>
	<li>Implementa un guadagno di -1 attraverso un amplificatore invertente per convertire il segnale di polarità negativa in polarità positiva preservandone l'ampiezza invariata.</li>
	<li>Dirigere i segnali di semiciclo positivo e negativo (Figura 1E) rispettivamente ai due canali dell'interruttore analogico e immettere contemporaneamente entrambi i segnali nel comparatore.<ol>
		<li>Elabora i due segnali di uscita generati dal comparatore utilizzando un CPLD per rilevare lo stato di svuotamento della tubazione e determinare la direzione del flusso del fluido.</li>
		<li>Utilizzare CPLD per controllare i canali dell'interruttore analogico, impiegando il rilevamento del passaggio per lo zero per regolare con precisione la temporizzazione di commutazione e quindi introdurre solo un ritardo minimo (Figura 1F).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dopo il gating tramite un interruttore analogico, inviare il segnale all'amplificatore di segnale del terzo stadio.</li>
	<li>Applicare un filtro passa-basso integrato per elaborare il segnale, quindi trasmettere il segnale elaborato (Figura 1G) all'unità microcontroller (MCU) per le successive operazioni computazionali.</li>
</ol>
2. Schema implementato e principio di funzionamento
<ol>
	<li>Posizionare l'amplificatore di segnale come illustrato nella Figura 2 per amplificare il segnale di un fattore 10.</li>
	<li>Collegare il segnale amplifier al filtro passa-banda.</li>
	<li>Collegare l'amplificatore secondario all'uscita del filtro passa-banda. Bufferizza direttamente il segnale positivo di semiciclo per l'uscita mentre instrada il segnale negativo di semiciclo attraverso un inverter prima del suo ingresso nell'interruttore analogico.</li>
	<li>Configurare due comparatori sotto l'interruttore analogico. Trasmetti i segnali di uscita del comparatore al CPLD e utilizza il CPLD per controllare gli stati di accensione/spegnimento dell'interruttore analogico in base alla logica sequenziale.</li>
	<li>Dopo essere stato sottoposto a filtraggio secondario, immettere il segnale rettificato dall'uscita dell'interruttore analogico nell'amplificatore a guadagno variabile.</li>
	<li>Instradare il segnale elaborato attraverso il filtro passa-basso nel canale di conversione analogico-digitale (AD) del processore.</li>
</ol>
3. Determinazione del flusso in avanti e all'indietro
<ol>
	<li>Come illustrato nella Figura 3A, si noti che la modalità di flusso diretto è caratterizzata dal fronte di discesa del segnale di eccitazione corrispondente al segnale di conduzione diretta di basso livello.</li>
	<li>Si osservi che il modello di flusso inverso illustrato nella Figura 3B si manifesta come una corrispondenza temporale tra il fronte di discesa del segnale di eccitazione e l'attivazione del segnale di conduzione diretta di alto livello.</li>
	<li>Utilizzare un CPLD per differenziare due modelli di segnale caratteristici, ottenendo così una discriminazione precisa tra flusso d'acqua diretto e inverso.</li>
</ol>
4. Correzione della linearità
<ol>
	<li>Applicare il metodo di correzione lineare a tratti per rettificare il segnale di ingresso utilizzando la seguente espressione matematica della funzione di correzione: 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/68390/68390eq001v2.jpg"> Dove y è la portata corretta, f è la portata generata dallo strumento standard, n è il numero di segmenti, ki è il coefficiente di correzione per l'intervallo i-esimo e xi è il valore limite superiore dell'intervallo i-esimo.</li>
	<li>Ricavare la formula del coefficiente di correzione in base al metodo dei minimi quadrati utilizzando la formula della pendenza della regressione lineare, utilizzando la seguente espressione matematica: 
	<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/68390/68390eq004.jpg"> Dove k è il coefficiente di correzione, n è il numero di punti dati, xi è la portata misurata dallo strumento sperimentale, yi e è la portata generata dallo strumento standard.</li>
</ol>

<ol><li>Comparing performance of ultrasonic type and magnetic type flowmeters for desalination applications. Elgali, A. 2024 IEEE 4th International Maghreb Meeting of the Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (MI-STA), , 156-163 (2024).</li>
<li>Kollár, L. E., Lucas, G. P., Zhang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proposed+method+for+reconstructing+velocity+profiles+using+a+multi-electrode+electromagnetic+flow+meter%5BTitle%5D)+AND+%22Meas+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Proposed method for reconstructing velocity profiles using a multi-electrode electromagnetic flow meter.</a> Meas Sci Technol. 25, 075301(2014).</li>
<li>Mohindru, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advancements+in+volumetric+flow+meter+for+industrial+application%5BTitle%5D)+AND+%22Heat+Mass+Transfer%22%5BJournal%5D)">Recent advancements in volumetric flow meter for industrial application.</a> Heat Mass Transfer. 59 (11), 2149-2166 (2023).</li>
<li>Technical features and application of electromagnetic flow meter. Chen, B., et al. 2020 International Conference on Communications, Information System and Computer Engineering (CISCE), , 1-5 (2020).</li>
<li>Watral, Z., Jakubowski, J., Michalski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromagnetic+flow+meters+for+open+channels%3A+Current+state+and+development+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Flow+Measurement+and+Instrumentation%22%5BJournal%5D)">Electromagnetic flow meters for open channels: Current state and development prospects.</a> Flow Measurement and Instrumentation. 42, 16-25 (2015).</li>
<li>Ge, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+on+a+new+electromagnetic+flow+measurement+technology+based+on+differential+correlation+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Study on a new electromagnetic flow measurement technology based on differential correlation detection.</a> Sensors (Basel). 20 (9), 2489(2020).</li>
<li>Ge, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromagnetic+flow+detection+technology+based+on+correlation+theory%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Access%22%5BJournal%5D)">Electromagnetic flow detection technology based on correlation theory.</a> IEEE Access. 8, 56203-56213 (2020).</li>
<li>Beck, K. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22An+analysis+of+electromagnetic+flowmeters%3A+A+numerical+study+%5BAll+Graduate+Theses+and+s%5D%22">An analysis of electromagnetic flowmeters: A numerical study [All Graduate Theses and Dissertations]</a>. , https://digitalcommons.usu.edu/etd/8203 8203(2021).</li>
<li>Ge, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+on+high-precision+electromagnetic+flow+measurement+technology+based+on+novel+regular+octagonal+excitation+coil%5BTitle%5D)+AND+%22Gongcheng+Kexue+Yu+Jishu%2FAdvanced+Engineering+Sciences%22%5BJournal%5D)">Study on high-precision electromagnetic flow measurement technology based on novel regular octagonal excitation coil.</a> Gongcheng Kexue Yu Jishu/Advanced Engineering Sciences. 54 (9), 178-190 (2022).</li>
<li>Li, Z., Huang, Q., Duan, Y., Chen, W., Zou, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Research+on+electromagnetic+flowmeter+based+on+double-frequency+trapezoidal+wave+excitation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys%3A+Conf+Ser%22%5BJournal%5D)">Research on electromagnetic flowmeter based on double-frequency trapezoidal wave excitation.</a> J Phys: Conf Ser. 1549, 052086(2020).</li>
<li>Cheng, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Portable+intelligent+electromagnetic+flowmeter+controlled+by+magnetic+induction+intensity%5BTitle%5D)+AND+%22Electronics%22%5BJournal%5D)">Portable intelligent electromagnetic flowmeter controlled by magnetic induction intensity.</a> Electronics. 13 (3), 556(2024).</li>
<li>Cao, J. L., Li, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+on+methods+of+empty+pipe+detection+for+electromagnetic+flowmeter%5BTitle%5D)+AND+%22Chin+J+Sci+Instrum%22%5BJournal%5D)">Study on methods of empty pipe detection for electromagnetic flowmeter.</a> Chin J Sci Instrum. 27 (6), 643(2006).</li>
<li>Michalski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+approach+to+estimating+the+main+error+of+a+primary+transducer+for+an+electromagnetic+flowmeter%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Instrum+Meas%22%5BJournal%5D)">A new approach to estimating the main error of a primary transducer for an electromagnetic flowmeter.</a> IEEE Trans Instrum Meas. 50 (3), 764-767 (2001).</li>
<li>Lathi, B. P., Green, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLathi%2C+BP+%22Signal+processing+and+linear+systems%22">Signal processing and linear systems</a>. 2, Oxford University Press. Oxford. (1998).</li>
<li>Tetirick, J. E., Mengoli, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calibration+and+use+of+square-wave+electromagnetic+flowmeter%5BTitle%5D)+AND+%22Surgery%22%5BJournal%5D)">Calibration and use of square-wave electromagnetic flowmeter.</a> Surgery. 54 (4), 621-626 (1963).</li>
<li>Clarke, D. W., Hemp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eddy-current+effects+in+an+electromagnetic+flowmeter%5BTitle%5D)+AND+%22Flow+Measurement+and+Instrumentation%22%5BJournal%5D)">Eddy-current effects in an electromagnetic flowmeter.</a> Flow Measurement and Instrumentation. 20 (1), 22-37 (2009).</li>
<li>Maalouf, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+validated+model+for+the+zero+drift+due+to+eddy+currents+in+electromagnetic+flowmeters+operating+with+electrolytic+conductors%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Sensors+Journal%22%5BJournal%5D)">A validated model for the zero drift due to eddy currents in electromagnetic flowmeters operating with electrolytic conductors.</a> IEEE Sensors Journal. 7 (11), 1497-1505 (2007).</li>
<li>Li, B., Yan, Y., Chen, J., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+ability+of+an+electromagnetic+flowmeter+based+on+step+excitation+to+overcome+slurry+noise%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Access%22%5BJournal%5D)">Study of the ability of an electromagnetic flowmeter based on step excitation to overcome slurry noise.</a> IEEE Access. 8, 126540-126558 (2020).</li>
</ol>

Esistono varie implementazioni delle forme d'onda di eccitazione nei misuratori di portata elettromagnetici, tra cui l'eccitazione a onda quadra e l'eccitazione a onde a gradini sono due tipi comunemente usati. L'eccitazione a onda quadra è ampiamente adottata grazie alla sua semplicità di implementazione15. Tuttavia, questo metodo è incline a indurre effetti di correnti parassite durante la fase transitoria della commutazione dell'eccitazione, il che influisce negativamente sulla stabilità del se...

<table><tbody><tr><td>Misuratore di portata elettromagnetico</td><td>ABB</td><td>ABB-DN50</td><td>Come strumento standard, viene confrontato con lo strumento in questo articolo.</td></tr><tr><td>Sensore di portata elettromagnetico</td><td>ABB</td><td>ABB-DN50</td><td>Utilizzato per la raccolta della forza elettromotrice indotta.</td></tr></tbody></table>

misuratore di portata elettromagnetico ad alta precisione con rilevamento di tubi vuoti tramite logica programmabile complessa riconoscimento della forma d'onda basato su dispositivi

High-precision Electromagnetic Flowmeter with Empty Pipe Detection via Complex Programmable Logic Device-based Waveform Recognition

Per garantire condizioni sperimentali standardizzate e l'affidabilità dei risultati, l'esperimento utilizza la pompa idraulica mostrata nella Figura 4 per generare un flusso d'acqua standard stabile come ambiente sperimentale. Il flusso d'acqua generato da questa pompa idraulica può essere approssimato come un flusso a velocità costante grazie alle sue caratteristiche di potenza stabili, soddisfacendo così i requisiti sperimentali per un'erogazione uniforme d...

Misuratore di portata elettromagnetico ad alta precisione con rilevamento di tubi vuoti tramite logica programmabile complessa Riconoscimento della forma d'onda basato su dispositivi

Traditional electromagnetic flowmeters are inherently prone to external interference and uneven velocity distribution during measurement, which severely ...

high-precision-electromagnetic-flowmeter-with-empty-pipe-detection

Research

Ricerca

JoVE Journal

Engineering

Ingegneria

Abbiamo sviluppato un citofluorimetro mediante ultrasuoni laser indotto a rilevare in circolo cellule di melanoma come un indicatore precoce della malattia metastatica.

Rilevazione e isolamento delle cellule del melanoma circolanti con flussimetria fotoacustico

In questo video vengono descritti i processi di fabbricazione e di funzionamento delle onde acustiche di superficie (SAW), dispositivo controcorrente acustico. Abbiamo quindi dimostrare un apparato sperimentale che consente sia la visualizzazione del flusso analisi qualitativa e quantitativa dei flussi complessi all'interno del dispositivo di pompaggio SAW.

Fabbricazione, il funzionamento e la visualizzazione del flusso in superficiali acustiche onda-driven Microfluidics Acoustic-controcorrente

Questo documento descrive la progettazione, la costruzione, e la funzione di un impianto di 1.000 m 2 contenente 24 singoli appezzamenti 33,6 m 2 campi attrezzati per la misurazione dei volumi totali di deflusso con il tempo e la raccolta di sottocampioni di deflusso a intervalli selezionati per la quantificazione dei componenti chimici in acqua di deflusso da prati casa simulati.

Progettazione e Costruzione di un Research Facility deflusso urbano

Diagnostica del sangue di volo spaziale hanno bisogno di innovazione. Poche manifestazioni sono stati pubblicati illustrando in volo, tecnologia diagnostica sanitaria ridotta gravità. Qui vi presentiamo un metodo per la costruzione e l'esercizio di un impianto parabolica test di volo di un prototipo di design point-of-care citometria a flusso, con componenti e strategie di preparazione adattabili ad altre impostazioni.

Ridotto gravità ambiente hardware Dimostrazioni di un prototipo miniaturizzato Citofluorimetro e Companion Microfluidic tecnologia di miscelazione

Qui, presentiamo un protocollo per il funzionamento e la messa a punto di colonne per cromatografia a flusso segmentato parallelo per consentire il rilevamento multiplexato.

Ottimizzazione di una colonna parallela segmentata Flow e Abilitazione rilevamento Multiplexer

Uno scanner per l'imaging particelle magnetiche nei campioni planari è stato sviluppato utilizzando la frequenza planare miscelazione tecnica di rilevamento magnetico. La risposta del prodotto di intermodulazione magnetico dal magnetizzazione nonhysteretic non lineare delle particelle viene registrato su una eccitazione a due frequenze. Può essere usato per prendere immagini 2D di campioni biologici sottili.

Frequenza di miscelazione Scanner rilevamento magnetico per l&#39;imaging particelle magnetiche in Planar Campioni

Il rilevamento della fluorescenza multicolore nella microfluidica delle goccioline coinvolge tipicamente sistemi di rilevamento basati su microscopi a epifluorescenza ingombranti e complessi. Qui descriviamo uno schema di rilevamento multicolore compatto e modulare che utilizza una serie di fibre ottiche per codificare temporalmente i dati multicolore raccolti da un singolo fotorivelatore.

Multicolore fluorescenza Detection per Droplet microfluidica tramite fibre ottiche

Abbiamo dimostrato una piattaforma microfluidica con una rete elettrodo superficie integrato che combina rilevamento di impulsi resistivo (RPS) con code division multiple access (CDMA), per multiplare rilevazione e dimensionamento delle particelle a più canali microfluidici.

Piattaforma microfluidica con multiplex di rilevamento elettronico per spaziale monitoraggio di particelle

Questo protocollo mostra come applicare l'imaging Doppler ad ultrasuoni ultraveloce per quantificare i flussi sanguigni. Dopo un'acquisizione lunga 1 s, lo sperimentatore ha accesso a un filmato dell'intero campo visivo con valori di velocità assiale per ogni pixel ogni ≈0,3 ms (a seconda del tempo di volo ad ultrasuoni).

Imaging del flusso sanguigno con Doppler ultraveloce

Questo protocollo descrive i metodi per ottenere i coefficienti dell'equazione di flusso dello sbarramento per uno sbarramento con intaglio a V all'interno di una struttura di controllo del drenaggio utilizzando (1) una procedura di calibrazione di laboratorio e (2) uno strumento online, il "Weir Flow Equation Coefficients Calculator", sviluppato dagli autori. Questi metodi si applicano ai flussi contenuti all'interno dei flussi con intaglio a V e di sovraccarico.

Parametrizzazione delle equazioni di Weir V-notch per il monitoraggio del flusso in una struttura di controllo del drenaggio

Scopri come migliorare la precisione dei misuratori di portata elettromagnetici con tecniche avanzate di filtraggio e rilevamento di tubi vuoti. Questo metodo raggiunge accuratezza dello 0,1% su un intervallo di 0,1-15 m/s.

Misuratore di portata elettromagnetico ad alta precisione con rilevamento di tubi vuoti tramite logica programmabile complessa Riconoscimento della forma donda basato su dispositivi (Video) | JoVE Journal

Misuratore di portata elettromagnetico ad alta precisione con rilevamento di tubi vuoti tramite logica programmabile complessa Riconoscimento della forma d'onda basato su dispositivi

Esplora altri video