Высокоточный электромагнитный расходомер с обнаружением пустых труб с помощью распознавания осциллограмм на основе сложных программируемых логических устройств

Мы заинтересованы в разработке, внедрении и валидации электромагнитного расходомера с приводом от CPOD. Изучение того, как распознавание осциллограмм повышает точность измерений, обеспечивая стабильное обнаружение пустых пипеток. Наши задачи заключаются в том, чтобы подавить электромагнитные помехи, свести к минимуму тепловой шум датчика, изолировать артефакты переключения CPOD и отделить слабые сигналы потока от окружающего шума, а также сделать результат более стабильным. Мы обнаружили, что интерференция 50 силовых частот генерирует отчетливые волнообразные паттерны на электродах. Когда трубка пуста или содержит пузырьки воздуха, эта форма сигнала проявляет определенные характеристики. Анализируя эти уникальные закономерности, мы можем определить, пуста ли трубка или содержит пузырьки. Для удовлетворения требований к детектированию в широком диапазоне потока для достижения более высокой точности спроектирована схема усилителя с переменным коэффициентом усиления. Аппаратный фильтр с многоступенчатой полосой пропускания улучшает соотношение сигнал/шум, а программный фильтр еще больше повышает стабильность системы. Мы хотим улучшить анализ сигналов с устойчивостью к шуму, внедрить алгоритм CPOD для многофазных и политических потоков, а также встроенные самокалибрующиеся маломощные датчики для промышленной диагностики IOG в режиме реального времени.

[Рассказчик] Для начала в качестве входного сигнала возьмем индуцированную электродвижущую силу с обеих сторон датчика. Отфильтруйте шум с помощью байпасных конденсаторов. Примените 10-кратный дифференциальный усилитель для усиления входного сигнала. Подайте усиленный сигнал в полосовой фильтр второго порядка, начиная с фильтра высоких частот для удаления низкочастотных компонентов, а затем направьте отфильтрованный выход через конденсатор связи в каскад фильтра нижних частот. Используя инвертирующий усилитель, усилите шумоподавленный сигнал, затем подайте отрицательное усиление через инвертирующий усилитель, чтобы преобразовать сигнал отрицательной полярности в положительную полярность, сохраняя амплитуду. Направьте положительный и отрицательный полутактные сигналы на два отдельных канала аналогового переключателя. Одновременно введите оба сигнала в компаратор. Обработка выходных сигналов от компаратора с помощью сложного программируемого логического устройства для определения свободного трубопровода и направления потока жидкости. После стробирования сигнала через аналоговый переключатель подайте сигнал на усилитель третьей ступени. Обрабатывайте усиленный сигнал с помощью интегрированного фильтра нижних частот. Передача итогового отфильтрованного сигнала на блок микроконтроллера для вычислительной обработки. Расположите усилитель сигнала рядом с полосовым фильтром. Подключите усилитель к выходу полосового фильтра, а затем вторичный усилитель для приема полосового выхода. Настройте два компаратора под аналоговым коммутатором. Наконец, введите выпрямленный сигнал от аналогового ключа в усилитель с переменным коэффициентом усиления. Направьте выходной сигнал через фильтр нижних частот в аналого-цифровой канал преобразования процессора. Измерения расхода в трех повторных экспериментах с использованием одного и того же устройства показали весьма стабильные результаты во всем диапазоне измерений, подтвердив высокую воспроизводимость данных и собственную линейность. При сравнении четырех экспериментальных устройств со стандартным прибором все устройства показали высокую согласованность измерений при идентичных стандартных скоростях потока, а также превосходную линейность во всем диапазоне. После применения коррекции линейности отклонения измерений четырех приборов от стандартных значений были значительно уменьшены, что повысило точность системы. При низких скоростях потока относительная погрешность была заметно выше и постепенно уменьшалась с увеличением скорости, отражая влияние отношения сигнал/шум на точность измерения.