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

We zijn geïnteresseerd in het ontwerpen, implementeren en valideren van een CPOD-gestuurde elektromagnetische debietmeter. Onderzoeken hoe golfvormherkenning de meting van precisie verhoogt, waardoor een stabiele detectie van lege pipetten wordt gegarandeerd. Onze uitdagingen zijn het onderdrukken van elektromagnetische interferentie, het minimaliseren van de thermische ruis van de sensor, het isoleren van CPOD-schakelartefacten en het scheiden van zwakke stroomsignalen van omgevingsgeluid, en het resultaat stabieler maken. We ontdekten dat 50 vermogensfrequentie-interferentie verschillende golfvormpatronen op de elektroden genereert. Wanneer de buis leeg is of luchtbellen bevat, vertoont deze golfvorm specifieke kenmerken. Door deze unieke patronen te analyseren, kunnen we bepalen of het buisje leeg is of bubbels bevat. Om te voldoen aan de eis van detectie van een breed debietbereik, is een versterkercircuit met variabele versterking ontworpen om een hogere precisie te bereiken. Een meertraps bandbreedte hardwarefilter verbetert de signaal-ruisverhouding, terwijl een softwarefilter de systeemstabiliteit verder verbetert. We willen de ruisbestendige golfvormanalyse verbeteren, een CPOD-algoritme invoeren voor meerfase- en beleidsstromen, en ingebouwde zelfkalibratiesensoren met laag vermogen voor realtime industriële IOG-diagnostiek.

[Verteller] Neem om te beginnen de geïnduceerde elektromotorische kracht van beide zijden van de sensor als ingangssignaal. Filter de ruis met behulp van bypass-condensatoren. Pas een 10X differentiële versterker toe om het ingangssignaal te versterken. Voer het versterkte signaal in een banddoorlaatfilter van de tweede orde, te beginnen met een hoogdoorlaatfilter om laagfrequente componenten te verwijderen, en kanaliseer vervolgens de gefilterde uitgang via een koppelingscondensator naar de laagdoorlaatfiltertrap. Gebruik een inverterende versterker om het signaal zonder ruis te versterken en pas vervolgens een versterking van de negatieve signaal toe via de inverterende versterker om het signaal met negatieve polariteit om te zetten in positieve polariteit, waarbij de amplitude behouden blijft. Richt de positieve en negatieve halfcyclussignalen op twee afzonderlijke kanalen van de analoge schakelaar. Voer beide signalen tegelijkertijd in de comparator in. Verwerk de uitgangssignalen van de comparator met behulp van een complex programmeerbaar logisch apparaat om de vacature van de pijpleiding te detecteren en de richting van de vloeistofstroom te bepalen. Na signaalgating via de analoge schakelaar, voert u het signaal in een derde fase versterker. Verwerk het versterkte signaal met behulp van een geïntegreerd laagdoorlaatfilter. Verzend het uiteindelijke gefilterde signaal naar de microcontroller-eenheid voor computationele verwerking. Plaats de signaalversterker in de buurt van het banddoorlaatfilter. Sluit de versterker aan op de uitgang van het banddoorlaatfilter, gevolgd door de secundaire amplifier om de banddoorlaatuitgang te ontvangen. Configureer twee comparators onder de analoge schakelaar. Voer ten slotte het gelijkgerichte signaal van de analoge schakelaar in een versterker met variabele versterking. Leid de uitvoer door een laagdoorlaatfilter en in het analoog-naar-digitaal-conversiekanaal van de processor. De debietmetingen van drie herhaalde experimenten met hetzelfde apparaat toonden zeer consistente resultaten over het gehele meetbereik, wat een sterke reproduceerbaarheid van de gegevens en intrinsieke lineariteit bevestigt. Bij het vergelijken van de vier experimentele apparaten met het standaardinstrument vertoonden alle apparaten een hoge meetconsistentie bij identieke standaarddebieten, evenals een uitstekende lineariteit over het volledige bereik. Na het toepassen van lineariteitscorrectie werden de meetafwijkingen van de vier apparaten ten opzichte van de standaardwaarden aanzienlijk verminderd, waardoor de nauwkeurigheid van het systeem werd verbeterd. Bij lage stroomsnelheden was de relatieve fout merkbaar hoger en nam deze geleidelijk af met toenemende snelheid, wat de invloed van de signaal-ruisverhouding op de meetnauwkeurigheid weerspiegelt.