Method Article

Uiterst nauwkeurige elektromagnetische flowmeter met detectie van lege leidingen via complexe programmeerbare logische apparaatgebaseerde golfvormherkenning

DOI:

10.3791/68390

June 27th, 2025

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Deze studie verbetert de nauwkeurigheid van de elektromagnetische debietmeter door excitatiegolfvormen te optimaliseren, meertraps filtering toe te passen en gebruik te maken van op Complex Programmable Logic Device (CPLD) gebaseerde rectificatie. Een nieuwe, op golfvormen gebaseerde detectiemethode voor lege leidingen verhoogt de betrouwbaarheid. Experimenten tonen een nauwkeurigheid van 0,1% binnen 0,1-15 m/s, wat de industriële toepasbaarheid valideert.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Traditionele elektromagnetische flowmeters zijn inherent gevoelig voor externe interferentie en ongelijke snelheidsverdeling tijdens de meting, wat hun nauwkeurigheid ernstig beperkt. In deze studie wordt een verbeterde methode voorgesteld, die de golfvorm van de excitatieaandrijving optimaliseert, meervoudige filtering en versterking van de elektrode-ingang uitvoert en een complex programmeerbaar logisch apparaat gebruikt om snel te schakelen tussen positieve en negatieve inductiesignalen. Dit maakt een soepele rectificatie mogelijk en zorgt in combinatie met softwarematige filtertechnieken voor zeer nauwkeurige prestaties. Bovendien wordt detectie van lege pijpen gerealiseerd door het herkennen van excitatiegolfvorm en invoergolfvormpatronen.

Experimentele verificatie toont aan dat de ontworpen elektromagnetische flowmeter een nauwkeurigheid van 0,1% bereikt binnen een stroomsnelheidsbereik van 0,1-15 m/s, met systeemherhaalbaarheidsfouten van minder dan 1%. De resultaten valideren de effectiviteit van de voorgestelde methode bij zeer nauwkeurige debietmeting. De studie toont aan dat detectie met hoge precisie kan worden bereikt met minimale extra kosten, wat belangrijk is voor industriële toepassingen.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elektromagnetische flowmeters zijn debietmeetinstrumenten die werken op basis van de wet van Faraday van elektromagnetische inductie. Vergeleken met traditionele mechanische debietmeters vertonen elektromagnetische debietmeters een superieur aanpassingsvermogen aan verschillende media en stellen ze lagere eisen aan rechte leidingsecties1. Wanneer vloeistof door de pijpleiding stroomt, genereert de elektromagnetische flowmeter een magnetisch veld en meet het geïnduceerde spanningsverschil in de vloeistof om de stroomsnelheid2 te berekenen. Elektromagnetische debietmeters zijn met name ges....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Verwerking van elektrode-geïnduceerde spanning

  1. Neem de geïnduceerde elektromotorische kracht van beide zijden van de sensor als ingangssignaal (Afbeelding 1A).
    OPMERKING: Het originele voltage signaal is extreem zwak en ernstig vervuild door ruis, met een lage signaal-ruisverhouding (SNR).
  2. Pas een 10x differentiële versterker toe om het signaal te versterken (Figuur 1B).
  3. Ga verder met het invoeren van het signaal in een actief banddoorlaatfilter van de tweede orde, bestaande uit gecascadeerde hoogdoorlaat- en laagdoorlaatfiltertrappen. Ve....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Om gestandaardiseerde experimentele omstandigheden en de betrouwbaarheid van de resultaten te garanderen, maakt het experiment gebruik van de hydraulische pomp die in figuur 4 wordt getoond om een stabiele standaard waterstroom te genereren als de experimentele omgeving. De waterstroom die door deze hydraulische pomp wordt gegenereerd, kan worden benaderd als een stroom met constante snelheid vanwege de stabiele vermogenskara.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Er zijn verschillende implementaties van excitatiegolfvormen in elektromagnetische flowmeters, waaronder blokgolfexcitatie en stapgolfexcitatie twee veelgebruikte typen zijn. Blokgolfexcitatie wordt op grote schaal toegepast vanwege de eenvoud in implementatie15. Deze methode is echter gevoelig voor het induceren van wervelstroomeffecten tijdens de voorbijgaande fase van excitatieschakeling, wat een negatieve invloed heeft op de stabiliteit van het meetsignaal

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Electromagnetic flowmeterABBABB-DN50As a standard instrument, it is compared with the instrument in this article.
Electromagnetic flowmeter sensorABBABB-DN50Used for collecting induced electromotive force.

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. 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).
  2. Kollár, L. E., Lucas, G. P., Zhang, Z. Proposed method for reconstructing velocity profiles using a multi-electrode electromagnetic flow meter. Meas Sci Technol.....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Electromagnetic FlowmeterEmpty Pipe DetectionWaveform RecognitionComplex Programmable Logic DeviceSignal AmplificationBand Pass FilterNoise SuppressionVariable Gain AmplifierSoftware FilteringFlow Measurement Accuracy

Related Articles