Method Article

Precyzyjny przepływomierz elektromagnetyczny z wykrywaniem pustej rury za pomocą złożonego programowalnego systemu rozpoznawania przebiegów opartego na urządzeniach logicznych

DOI:

10.3791/68390

June 27th, 2025

In This Article

Summary

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

To badanie poprawia dokładność przepływomierza elektromagnetycznego poprzez optymalizację przebiegów wzbudzenia, zastosowanie wielostopniowego filtrowania i użycie prostowania opartego na Complex Programmable Logic Device (CPLD). Nowatorska metoda wykrywania pustych rur oparta na kształcie fal zwiększa niezawodność. Eksperymenty wykazały dokładność 0,1% w zakresie 0,1-15 m/s, co potwierdza możliwość zastosowania w przemyśle.

Abstract

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

Tradycyjne przepływomierze elektromagnetyczne są z natury podatne na zewnętrzne zakłócenia i nierównomierny rozkład prędkości podczas pomiaru, co poważnie ogranicza ich dokładność. W tym badaniu zaproponowano ulepszoną metodę, która optymalizuje przebieg napędu wzbudzenia, przeprowadza wielokrotne filtrowanie i wzmacnianie wejścia elektrody oraz wykorzystuje złożone programowalne urządzenie logiczne w celu uzyskania szybkiego przełączania między dodatnimi i ujemnymi sygnałami indukcyjnymi. Umożliwia to płynną rektyfikację, a w połączeniu z technikami filtrowania programowego osiąga bardzo precyzyjną wydajność. Dodatkowo wykrywanie pustych rur jest realizowane poprzez rozpoznawanie przebiegu wzbudzenia i wzorców przebiegów wejściowych.

Eksperymentalna weryfikacja pokazuje, że zaprojektowany przepływomierz elektromagnetyczny osiąga dokładność 0,1% w zakresie prędkości przepływu 0,1-15 m/s, z błędami powtarzalności systemu mniejszymi niż 1%. Wyniki potwierdzają skuteczność proponowanej metody w precyzyjnym pomiarze przepływu. Badanie pokazuje, że wysoka precyzja wykrywania może być osiągnięta przy minimalnych dodatkowych kosztach, co jest ważne w przypadku zastosowań przemysłowych.

Introduction

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

Przepływomierze elektromagnetyczne to przyrządy do pomiaru przepływu, które działają w oparciu o prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya. W porównaniu z tradycyjnymi przepływomierzami mechanicznymi, przepływomierze elektromagnetyczne wykazują lepszą zdolność adaptacji do różnych mediów i mają niższe wymagania dla prostych odcinków rur1. Gdy płyn przepływa przez rurociąg, przepływomierz elektromagnetyczny generuje pole magnetyczne i mierzy indukowaną różnicę napięcia w płynie, aby obliczyć prędkość przepływu2. Przepływomierze elektromagnetyczne są szczególnie przydatne w złożonych środowiskach, takich jak te w przemyś....

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

Protocol

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

1. Przetwarzanie napięcia indukowanego przez elektrodę

  1. Weź indukowaną siłę elektromotoryczną z obu stron czujnika jako sygnał wejściowy (Rysunek 1A).
    UWAGA: Oryginalny sygnał napięcia jest bardzo słaby i poważnie zanieczyszczony szumami, wykazując niski stosunek sygnału do szumu (SNR).
  2. Zastosuj 10-krotny wzmacniacz różnicowy, aby wzmocnić sygnał (Rysunek 1B).
  3. Kontynuuj podawanie sygnału do aktywnego filtra pasmowoprzepustowego drugiego rzędu, składającego się z kaskadowych stopni filtra górnoprzepustowego i dolnoprzepustowego. Początkowo usuń składowe niskiej częstotliwości pr....

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

Results

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

Aby zapewnić ustandaryzowane warunki eksperymentu i wiarygodność wyników, eksperyment wykorzystuje pompę hydrauliczną pokazaną w Rysunek 4 do generowania stabilnego standardowego przepływu wody jako środowisko eksperymentalne. Przepływ wody generowany przez tę pompę hydrauliczną można w przybliżeniu określić jako strumień o stałej prędkości ze względu na jego stabilną charakterystykę wyjściową, spełniając w ten sposób wymagania eksperymentalne dotyczące równo.......

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

Discussion

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

Istnieją różne implementacje przebiegów wzbudzenia w przepływomierzach elektromagnetycznych, wśród których wzbudzenie falą prostokątną i wzbudzenie falą krokową to dwa powszechnie stosowane typy. Wzbudzenie fali prostokątnej jest szeroko stosowane ze względu na prostotę realizacji15. Metoda ta jest jednak podatna na wywoływanie efektów prądów wirowych podczas przejściowej fazy przełączania wzbudzenia, co negatywnie wpływa na stabilność sygnału pomiarowego16. Ponadto problem.......

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Przepływomierz elektromagnetycznyABB ABB-DN50Jako standardowy przyrząd jest porównywany z przyrządem w tym artykule.
Elektromagnetyczny czujnik przepływomierzaABB ABB-DN50Służy do zbierania indukowanej siły elektromotorycznej.

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