Medidor de vazão eletromagnético de alta precisão com detecção de tubo vazio por meio de reconhecimento de forma de onda baseado em dispositivo lógico programável complexo

Summary

Este estudo melhora a precisão do medidor de vazão eletromagnético otimizando as formas de onda de excitação, aplicando filtragem em vários estágios e usando retificação baseada em Dispositivo Lógico Programável Complexo (CPLD). Um novo método de detecção de tubo vazio baseado em forma de onda aumenta a confiabilidade. Os experimentos mostram precisão de 0,1% dentro de 0,1-15 m/s, validando a aplicabilidade industrial.

Abstract

Os medidores de vazão eletromagnéticos tradicionais são inerentemente propensos a interferências externas e distribuição desigual de velocidade durante a medição, o que limita severamente sua precisão. Neste estudo, é proposto um método aprimorado, que otimiza a forma de onda do acionamento de excitação, realiza filtragem e amplificação múltiplas da entrada do eletrodo e usa um dispositivo lógico programável complexo para obter uma comutação rápida entre sinais de indução positivos e negativos. Isso permite uma retificação suave e, em combinação com técnicas de filtragem de software, atinge um desempenho altamente preciso. Além disso, a detecção de tubos vazios é realizada reconhecendo a forma de onda de excitação e os padrões de forma de onda de entrada.

A verificação experimental mostra que o medidor de vazão eletromagnético projetado atinge uma precisão de 0,1% dentro de uma faixa de velocidade de fluxo de 0,1-15 m/s, com erros de repetibilidade do sistema inferiores a 1%. Os resultados validam a eficácia do método proposto na medição de vazão de alta precisão. O estudo demonstra que a detecção de alta precisão pode ser alcançada com um custo adicional mínimo, o que é importante para aplicações industriais.

Introduction

Os medidores de vazão eletromagnéticos são instrumentos de medição de vazão que operam com base na lei de indução eletromagnética de Faraday. Em comparação com os medidores de vazão mecânicos tradicionais, os medidores de vazão eletromagnéticos exibem adaptabilidade superior a vários meios e têm requisitos mais baixos para seções de tubos retos¹. Quando o fluido passa pela tubulação, o medidor de vazão eletromagnético gera um campo magnético e mede a diferença de tensão induzida no fluido para calcular a velocidade do fluxo². Os medidores de vazão eletromagnéticos são particularmente ade....

Protocol

1. Processamento de tensão induzida por eletrodo

1. Tome a força eletromotriz induzida de ambos os lados do sensor como sinal de entrada (Figura 1A).
   NOTA: O volume originaltagO sinal é extremamente fraco e severamente contaminado por ruído, exibindo uma baixa relação sinal-ruído (SNR).
2. Aplique um amplificador diferencial de 10x para amplificar o sinal (Figura 1B).
3. Prossiga para alimentar o sinal em um filtro passa-banda de segunda ordem ativo que compreende os estágios de filtro passa-alta e passa-baixa em cascata. Inicialmente, remova os componentes de baixa frequência atravé....

Results

Para garantir condições experimentais padronizadas e a confiabilidade dos resultados, o experimento utiliza a bomba hidráulica mostrada na Figura 4 para gerar um fluxo de água padrão estável como ambiente experimental. O fluxo de água gerado por esta bomba hidráulica pode ser aproximado como um fluxo de velocidade constante devido às suas características estáveis de saída de energia, atendendo assim aos requisitos experimentais para fornecimento uniforme de f.......

Discussion

Existem várias implementações de formas de onda de excitação em medidores de vazão eletromagnéticos, entre as quais a excitação de onda quadrada e a excitação de onda escalonada são dois tipos comumente usados. A excitação de onda quadrada é amplamente adotada devido à sua simplicidade na implementação¹⁵. No entanto, este método é propenso a induzir efeitos de correntes parasitas durante a fase transitória da comutação de excitação, o que afeta negativamente a estabilidade do sinal de medição

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Medidor de vazão eletromagnético	ABB	ABB-DN50	Como um instrumento padrão, ele é comparado com o instrumento neste artigo.
Sensor de medidor de vazão eletromagnético	ABB	ABB-DN50	Usado para coletar força eletromotriz induzida.