电容型电磁流量计变送器

电容型电磁流量计变送器
    把弧形电极紧贴衬里的外壁,使被测流体与电极不接触,这样能从根本上解决电极的腐蚀、污染、泄漏以及产生浆状流体噪声的问题。电容变送传感器的流量信号是通过电极与被测流体间形成的电容耦合传输到转换器,如图3一48所示的这种结构就是电容式电磁流量计的基本结构。所以,电容式电磁流量计也称无电极电磁流量计。

电磁流量计

   
    为了增大耦合电容的容量,减少流量信号在容抗上的损失,通常采用大面积电极或多电极结构,并满足式(3一16)的要求,提高转换器的输人电阻Rin,到1012Ω以上。

电磁流量计


    转换器的高输人电阻带来了电容电磁流量计能够测量低电导率液体的优点。比如,能测量电导率可能在10-5s/m以下,如经脱去离子净化水处理的纯水。
衬里厚度、衬里材质的介电常数和电极面积决定了电容式电磁流量传感器耦合电容的容量。根据实际传感器结构,一般耦合电容的容量大约在几个至几十个pF范围。这样微小电容如果发生变动,将形成大的输出噪声影响测量。为此,要求作为电容电介质的衬里材料应具有绝缘强度高、介质损耗系数小、温度度系数小、刚性好等技术性能指标。新型的衬里材料PFA氟塑料和高纯铝工业陶瓷能够满足这些要求。为了降低信号传输容抗,电容式电磁流量计使用的励磁频率比较高,一般在160Hz左右。因而由此带来适合于测量浆液的优点,在对高浓度的浆液测量时表现出良好的稳定性。但是,高频励磁同时也给仪表的零点稳定带来不利影响。
    当然,受被测电导率和传输电容的影响,电容式传感器的信号内阻比较高,要求转换器的输人电阻非常高。因此,极容易引进内部的、外部的各种干扰信号。所以,降低输出信号的内阻和解决干扰问题是电容变送型电磁流量计的关键之一。
    下一节将讲到,励磁线圈与电极间存在分布电容和绝缘电阻励磁电压通过励磁线圈与电极间的分布电容、绝缘电阻与信号内阻构成分压回路,在电极上会形成相当大的共模干扰电压。因此,要求电容变送型转换器的共模抑制比在CMRR ≥ 120dB以上。采用高性能运算放大器和电源浮动等措施来提高转换器的共摸抑制比,是解决电容电磁流量计的共模干扰电压的有效方法。把前置放大器放在传感器内,如采用贴片元件制成薄印刷电路板紧贴电极,并采用图3-49的自举阻抗转换和静电屏蔽措施,能有效地抑制传感器大的共模于扰输出。

电磁流量计


    应用电容型电磁流量计,要注意信号基准接地问题。因为电容变送传感器进人转换器的流量信号同样是差动形式,流量信号的基准点也同样是被测液体。所以,希望用电容电极电磁流量计解决强腐蚀性介质测量,仍然要注意到流量计装有接地环.或在测量管道上设置接地电极,并且必须注意接地环或接地电极的金属材质耐腐蚀性能。
    电容型电磁流量计较有利于测量低电导率流体,但必须注意到低电导率测量中存在一种特有的流体“流动噪声”,这种噪声将引起仪表的输出摆动。下节要讲到这种噪声与流速呈指数关系。因此,使用电容型电磁流量计测量低电导率流体时流速应选择在2m/s以下。


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