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電磁流量計(jì)電容變送型傳感器
關(guān)鍵字：電磁流量計(jì) 日期：2013-1-16 9:05:42
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電磁流量計(jì)電容變送型傳感器
把弧形電極緊貼襯里的外壁，使被測流體與電極不接觸，這樣能從根本上解決電極的腐蝕、污染、泄漏以及產(chǎn)生漿狀流體噪聲的問題。電容變送傳感器的流量信號是通過電極與被測流體間形成的電容耦合傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器，如圖3 - 48所示的這種結(jié)構(gòu)就是電容式電磁流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)。所以，電容式電磁流量計(jì)也稱無電極電磁流量計(jì) 為了增大耦合電容的容量，減少流量信號在容抗上的損失，通常采用大面積電極或多電極結(jié)構(gòu)，并滿足式(3 - 16)的要求，提高轉(zhuǎn)換器的輸入電阻R到lOizfl以上。 尺In≥2(3-16)
式中，_一勵磁頻率，Hzc-電極與被測流體間形 成的電容．Fe轉(zhuǎn)換器的高輸入電阻帶來了
電容電磁流量計(jì)能夠測量低電導(dǎo)率液體的優(yōu)點(diǎn)。譬如，能測量電導(dǎo)率可能在10-5S／m以下，如經(jīng)脫去離子凈化水處理的純水。襯里厚度、襯里材質(zhì)的介電常數(shù)和電極面積決定了電容式電磁流量傳感器耦臺電容的容量。根據(jù)實(shí)際傳感器結(jié)構(gòu)，一般耦臺電容的容量大約在幾個至幾十個pF范圍。這樣微小電容如果發(fā)生變動，將形成大的輸出噪聲影響測量。為此，要求作為電容電介質(zhì)的襯里材料應(yīng)具有絕緣強(qiáng)度高、介質(zhì)損耗系散小、溫度系數(shù)小、剛性好等技術(shù)性能指標(biāo)。新型的襯里材料PFA氟塑料和高純鋁工業(yè)陶瓷能夠滿足這些要求。為了降低信號傳輸容抗，電容式電磁流量計(jì)使用的勵磁頻率比較高，一般在160Hz左右。因而由此帶來適合于測量漿液的優(yōu)點(diǎn)，在對高濃度的漿液測量時(shí)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。但是，高頻勵磁同時(shí)也給儀表的零點(diǎn)穩(wěn)定帶來不利影響。
當(dāng)然，受被測電導(dǎo)率和傳輸電容的影響，電容式傳感器的信號內(nèi)阻比較高，要求轉(zhuǎn)換器的輸入電阻非常高。因此，極容易引進(jìn)內(nèi)部的、外部的各種干擾信號。所以，降低輸出信號的內(nèi)阻和解決干擾問題是電容變送型電磁流量計(jì)的關(guān)鍵之一。
下一節(jié)將講到，勵磁線圈與電極間存在分布電容和絕緣電阻勵磁電壓通過勵磁線圈與電極間的分布電容、絕緣電阻與信號內(nèi)阻構(gòu)成分壓回路，在電極上會形成相當(dāng)大的共模干擾電壓。因此，要求電容變送型轉(zhuǎn)換器的共模抑制比在CMRR≥120dB以上。采用高性能運(yùn)算放大器和電源浮動等措施來提高轉(zhuǎn)換器的共摸抑制比，是解決電容電磁流量計(jì)的共模干擾電壓的有效方法。把前置放大器放在傳感器內(nèi)，如采用貼片元件制成薄印刷電路板緊貼電極，并采用圖3 - 49的自舉阻抗轉(zhuǎn)換和靜電屏蔽措施，能有效地抑制傳感器大的共模干擾輸出。
應(yīng)用電容型電磁流量計(jì)，要注意信號基準(zhǔn)接地問題。因?yàn)殡娙葑兯蛡鞲衅鬟M(jìn)入轉(zhuǎn)換器的流量信號同樣是差動形式，流量信號的基準(zhǔn)點(diǎn)也同樣是被測液l奉。所以，希望用電容電極電磁流量計(jì)解決強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)測量，仍然要注意到流量計(jì)裝有接地環(huán)，或在測量管道上設(shè)置接地電極，并且必須注意接地環(huán)或接地電極的金屬材質(zhì)耐腐蝕性能。
電容型電磁流量計(jì)較有利于測量低電導(dǎo)率流體，但必須注意到低電導(dǎo)率測量中存在一種特有的流體“流動噪聲”，這種噪聲將引起儀表的輸出擺動。下節(jié)要講到這種噪聲與流速呈指數(shù)關(guān)系。因此，使用電容型電磁流量計(jì)測量低電導(dǎo)率流體時(shí)流速應(yīng)選擇在2m/s以下。
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