電磁流量計在安裝、使用時要保證電磁流量計的測量管道內充滿被測液體,這是因為當測量管出現非滿管時,傳感器所檢測到的數據不能正確的反映被測流體的流量。如果測量管內的電極完全裸露在空氣中,傳感器會產生很大的干擾信號,輸出信號出現較大的擺動,嚴重影響電磁流量計的正常使用。
在實際工程測量應用中,很難保證管道始終充滿液體,因此實時偵測空管狀態并給出報警對電磁流量計的信號處理來說是至關重要的,本系統設計的部分空管檢測電路如圖3.11所示,在圖中E1、E2分別與圖3.5中的SIG+、SIG-相連,P2.5與P3.3為單片機的引腳,P6.6為單片機內部的12位A/D輸入端。
通常傳感器輸出的感應電動勢的幅度比較小,一般在幾十微伏到幾個毫伏之間,而當出現空管時,干擾信號的峰值會高出正常信號幾十倍,因此信號放大電路會產生間歇性的飽和輸出,導致流量計不能正常工作。
在空管檢測時,單片機引腳P2.5和P3.3分別輸出互補對稱的脈沖,脈沖頻率為200Hz,其輸出波形如圖3.12所示,脈沖串經過電阻電容組成的電路后,在E1、E2端得到如圖3.13所示的波形信號。在空管時,電極裸露在空氣中,電極信號處于懸空狀態,差分放大器兩同相輸入端由于沒有直流偏置會使運放輸出電壓不穩或出現飽和。當施加空管檢測脈沖時,差分放大器的兩個運放會處于飽和狀態,單片機的內置A/D采集到的信號也是飽和的。而當傳感器處于滿管狀態時,差分放大器的兩個同相輸入端會有直流偏置,此時運放工作于放大狀態,即使施加空管檢測脈沖,進過分壓,電容隔直濾波后,運放遠不會達到飽和狀態,與空管時得到的信號幅值可以明顯的區別開來。同時,為了防止磁場在電極上產生感應電動勢,影響信號檢測,在空管檢測時,電磁流量計傳感器不施加勵磁磁場。
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