關(guān)于污水處理流量計的基本結(jié)構(gòu)有哪兩個部分組成
點擊次數(shù):1678 發(fā)布時間:2020-12-24 02:52:23
污水處理流量計基本結(jié)構(gòu)中有兩個重要的組成成分,一個是轉(zhuǎn)換器,另一個是傳感器,本文將分別對傳感器和轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)分類作詳細的分析講解。
2.2.1 傳感器
傳感器的主要作用是將通過管道的流量信號進行轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)為電動勢。市面上常見的傳感器主要有下圖 2.4 中如測量管、鐵芯、勵磁線圈、襯里等結(jié)構(gòu)。
1.測量管:主要是傳感器的管道,該管道由高導(dǎo)電率非導(dǎo)磁材料制成,可保證流體在通過時能夠表現(xiàn)出自身的電磁效應(yīng),在該管道內(nèi)中安裝了內(nèi)襯。使用非導(dǎo)磁材料的原因是保證勵磁線圈中所產(chǎn)生的磁場不會順著管道流走,確保測量管道內(nèi)部產(chǎn)生明顯的磁感應(yīng)線,下圖 2.4 中展示了利用非導(dǎo)磁材料和導(dǎo)磁材料管道中所產(chǎn)生磁感應(yīng)線的情況。
液體從彎管中流出時,由于管道處有明顯的的彎道,因此其速度分布會發(fā)生變化,產(chǎn)生明顯的畸變,在彎管外緣處的流速會明顯加快,為了能保證跟隨內(nèi)援處流動速度,此時還會產(chǎn)生明顯的二次流動情況。而針對不同平面雙彎管道的流動時,此時流體速度除了表現(xiàn)出不均勻分布之外,還會在管道內(nèi)部多處位置產(chǎn)生旋渦,若是未完全打開閥門,此時流體速度的畸變程度會更加明顯。因此為了保證在測量過程中測量的精確度,需要保證傳感器的上下游部分有確定的一段長直管道,進行多種試驗后確定上游管道約為 3D,下游管道約為 5D,其中 D 表示管道的回敬。隨著技術(shù)的革新,近年來污水處理流量計對于長直管道的要求明顯降低,在進行了長時間的研究后推出了不需要長直管道的電磁式水表。
2.內(nèi)襯:更通俗的稱法為--襯里,安裝位置在管道內(nèi)部,內(nèi)襯通常為絕緣材質(zhì),主要是防止流體在流經(jīng)管道的過程中其產(chǎn)生的感生電動勢能夠被檢測到。在選擇內(nèi)襯材料的過程中,*先需要考慮的是其絕緣性,除此之外還要求材料具有較好的耐腐蝕性、耐壓性等等。針對不同的使用對象,對內(nèi)襯材料特性的要求也會呈現(xiàn)出明顯的差異化。當前市面上常見的內(nèi)襯材料有橡膠、PVC 等。在安裝內(nèi)襯的過程中,對工藝技術(shù)有著十分準確的要求,因此安裝過程較為困難,內(nèi)襯的安裝作為污水處理流量計制造過程中要求十分嚴苛的一個步驟。
3.電*:主要作用是將感生電動勢所產(chǎn)生的電動差進行連接,在選擇電*材料時同樣需要注意選擇非導(dǎo)磁材料,利用此種材料可以有效的避免由于導(dǎo)磁材料所造成的磁力線過于集中在電*的現(xiàn)象。在實際的運用中除了選擇非導(dǎo)磁材料,還需要根據(jù)運用的環(huán)境進行*二步選擇,其中需要對環(huán)境的腐蝕情況、溫度要求、液體所產(chǎn)生的壓力等等進行考量。針對腐蝕程度較高的環(huán)境應(yīng)當*選欽電*材料;針對酸度較高的環(huán)境如下水道、廢水、污水環(huán)境,則需要選擇耐酸剛電*材料;針對要求較高的酸堿液則需要利用鉑金電*材料。
4.勵磁線圈:勵磁線圈的作用是產(chǎn)生相對應(yīng)的磁場,當勵磁線圈纏繞到鐵芯上,給勵磁線圈通電時,管道內(nèi)部會產(chǎn)生相應(yīng)的電流,而電流的分布和管道的擺放也有著十分明顯的關(guān)聯(lián),管道擺放的位置不一樣,產(chǎn)生的電流形成也不一樣。
5.鐵芯:鐵芯主要的作用是纏繞勵磁線圈,從而產(chǎn)生相應(yīng)的磁感應(yīng)線。鑄造鐵芯的材料刻意選擇硅鋼、鑄鋼等等。鑄鋼的電磁感應(yīng)效果想弱于硅鋼,一般針對鑄鋼而言,其磁導(dǎo)率 μ 是空氣磁導(dǎo)率的0μ 1000 倍,暴露在空氣中的漏磁通常只有千分之一,在計算過程中基本忽略不計,因此勵磁電流所產(chǎn)生的磁場可以進行有效的利用。硅鋼的磁導(dǎo)率 μ 通常是空氣磁導(dǎo)率的0μ 6000~7000 倍左右,表現(xiàn)出的電磁感應(yīng)強度更高,坡莫合金的磁導(dǎo)率 μ 則是空氣磁導(dǎo)率的0μ 幾萬倍,價格也不昂貴,但在實際的應(yīng)用過程中,需要根據(jù)利用環(huán)境選擇合適的鐵芯材料才能滿足更高的性價比。
上述五種是傳感器的主要部件,除此之外還有一些其它的零件,如接地環(huán)、電*引線等等,各個部件都有不同的用處,只有將所有的部件拼湊在一起才能使傳感器表現(xiàn)出更好的作用。
2.2.2 轉(zhuǎn)換器
污水處理流量計中另一個重要部件是轉(zhuǎn)換器,絕大多數(shù)的污水處理流量計中轉(zhuǎn)換器和傳感器是連接為一體的,但在少部分污水處理流量計中二者則是分開使用的,將二者分開*主要的原因是考慮到抗干擾的情況。在污水處理流量計工作的過程中,流體運動所切割和產(chǎn)生的電動勢能量較為微弱,且在整個過程中會受到來自多個不同方面的干擾,其中如受到來自電磁兩*的干擾、勵磁磁場變動所帶來的干擾、同相干擾等等。為了有效的減少在流體運動過程中所產(chǎn)生的多種干擾,就需要一個穩(wěn)定可靠的驅(qū)動電路,而此電路就就由轉(zhuǎn)換器組裝而成。在轉(zhuǎn)換器中也有幾個重要的組成部件,下文將進行詳細介紹:
(1)前置放大器和濾波器:單片機 A 心的轉(zhuǎn)換口沒有辦法完全識別由電*兩端發(fā)出的微弱感應(yīng)電動勢,主要是由于電*兩端所產(chǎn)生的電信號過于微弱,此時為了能幫助轉(zhuǎn)換口進行信號識別,就需要將電信號進行放大,將其放大至1000~10000 倍*優(yōu)。在電*引線接上儀用前置放大器就可以將電信號進行放大。但在轉(zhuǎn)換口進行信號捕捉的過程中同樣會產(chǎn)生格式不同的干擾信號,其中常見的為正交干擾、并模干擾等等,為了有效減少此部分干擾情況,則需要安裝濾波器,使信號經(jīng)過濾波器時將干擾信號排除。
市面上常見的多種濾波器中,*常使用的是低通濾波器,主要是由于低通濾波器可以有效的降低高頻噪聲對電壓所產(chǎn)生的影響。面對不同的環(huán)境需要選擇不同的濾波器,而濾波器之間的區(qū)別主要來源于硬件結(jié)構(gòu)的差異,RV 濾波器屬于結(jié)構(gòu)*簡單的一款,但其頻率范圍較大,囊括幾十 Hz 到 100MHz。
(2)采樣、保持電路:單片機并不能直接讀取電*信號,需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器將電*信號進行轉(zhuǎn)換后才能傳輸?shù)絾纹瑱C處。使用 A/D 轉(zhuǎn)換器前要保持采樣、接收數(shù)據(jù)過程中具有穩(wěn)定的模擬量,此時形成的電路被稱為采樣保持電路。
(3)單片機和配套外設(shè):當代智能儀表的基礎(chǔ)功能是需要做到自我診斷、流量累計計算等等,而在儀表轉(zhuǎn)換器內(nèi)可以采用單片機或是編寫?yīng)毺氐木幋a進行實現(xiàn)。
(4)勵磁驅(qū)動電路:污水處理流量計主要是依賴與勵磁電流所形成的工作磁場,電流保持在 150-400mA 之間,此電流并非由單片機提供,主要來自于單獨的驅(qū)動控制電路。
(5)電源分配電路:在污水處理流量計工作的過程中需要有多種部件同時工作,因此需要多種不同的電壓,此時就需要電源進行電路分配,給不同部分分配對應(yīng)的電源電壓,其中勵磁電源需要的電壓為 36V~40V,而單片機工作需要的電壓為3.3V 和 SV,放大器工作需要的電壓為 12~15V。因此電源需要分配出四組電路。四種電路中勵磁電源所需要的電壓方式*為特別,需要利用到 LDO 方式,主要是由于 LDO 方式能夠產(chǎn)生*小的輸出波紋電壓,能夠幫助勵磁電流產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,消耗的功率也更小。
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2.2.1 傳感器
傳感器的主要作用是將通過管道的流量信號進行轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)為電動勢。市面上常見的傳感器主要有下圖 2.4 中如測量管、鐵芯、勵磁線圈、襯里等結(jié)構(gòu)。
1.測量管:主要是傳感器的管道,該管道由高導(dǎo)電率非導(dǎo)磁材料制成,可保證流體在通過時能夠表現(xiàn)出自身的電磁效應(yīng),在該管道內(nèi)中安裝了內(nèi)襯。使用非導(dǎo)磁材料的原因是保證勵磁線圈中所產(chǎn)生的磁場不會順著管道流走,確保測量管道內(nèi)部產(chǎn)生明顯的磁感應(yīng)線,下圖 2.4 中展示了利用非導(dǎo)磁材料和導(dǎo)磁材料管道中所產(chǎn)生磁感應(yīng)線的情況。
液體從彎管中流出時,由于管道處有明顯的的彎道,因此其速度分布會發(fā)生變化,產(chǎn)生明顯的畸變,在彎管外緣處的流速會明顯加快,為了能保證跟隨內(nèi)援處流動速度,此時還會產(chǎn)生明顯的二次流動情況。而針對不同平面雙彎管道的流動時,此時流體速度除了表現(xiàn)出不均勻分布之外,還會在管道內(nèi)部多處位置產(chǎn)生旋渦,若是未完全打開閥門,此時流體速度的畸變程度會更加明顯。因此為了保證在測量過程中測量的精確度,需要保證傳感器的上下游部分有確定的一段長直管道,進行多種試驗后確定上游管道約為 3D,下游管道約為 5D,其中 D 表示管道的回敬。隨著技術(shù)的革新,近年來污水處理流量計對于長直管道的要求明顯降低,在進行了長時間的研究后推出了不需要長直管道的電磁式水表。
2.內(nèi)襯:更通俗的稱法為--襯里,安裝位置在管道內(nèi)部,內(nèi)襯通常為絕緣材質(zhì),主要是防止流體在流經(jīng)管道的過程中其產(chǎn)生的感生電動勢能夠被檢測到。在選擇內(nèi)襯材料的過程中,*先需要考慮的是其絕緣性,除此之外還要求材料具有較好的耐腐蝕性、耐壓性等等。針對不同的使用對象,對內(nèi)襯材料特性的要求也會呈現(xiàn)出明顯的差異化。當前市面上常見的內(nèi)襯材料有橡膠、PVC 等。在安裝內(nèi)襯的過程中,對工藝技術(shù)有著十分準確的要求,因此安裝過程較為困難,內(nèi)襯的安裝作為污水處理流量計制造過程中要求十分嚴苛的一個步驟。
3.電*:主要作用是將感生電動勢所產(chǎn)生的電動差進行連接,在選擇電*材料時同樣需要注意選擇非導(dǎo)磁材料,利用此種材料可以有效的避免由于導(dǎo)磁材料所造成的磁力線過于集中在電*的現(xiàn)象。在實際的運用中除了選擇非導(dǎo)磁材料,還需要根據(jù)運用的環(huán)境進行*二步選擇,其中需要對環(huán)境的腐蝕情況、溫度要求、液體所產(chǎn)生的壓力等等進行考量。針對腐蝕程度較高的環(huán)境應(yīng)當*選欽電*材料;針對酸度較高的環(huán)境如下水道、廢水、污水環(huán)境,則需要選擇耐酸剛電*材料;針對要求較高的酸堿液則需要利用鉑金電*材料。
4.勵磁線圈:勵磁線圈的作用是產(chǎn)生相對應(yīng)的磁場,當勵磁線圈纏繞到鐵芯上,給勵磁線圈通電時,管道內(nèi)部會產(chǎn)生相應(yīng)的電流,而電流的分布和管道的擺放也有著十分明顯的關(guān)聯(lián),管道擺放的位置不一樣,產(chǎn)生的電流形成也不一樣。
5.鐵芯:鐵芯主要的作用是纏繞勵磁線圈,從而產(chǎn)生相應(yīng)的磁感應(yīng)線。鑄造鐵芯的材料刻意選擇硅鋼、鑄鋼等等。鑄鋼的電磁感應(yīng)效果想弱于硅鋼,一般針對鑄鋼而言,其磁導(dǎo)率 μ 是空氣磁導(dǎo)率的0μ 1000 倍,暴露在空氣中的漏磁通常只有千分之一,在計算過程中基本忽略不計,因此勵磁電流所產(chǎn)生的磁場可以進行有效的利用。硅鋼的磁導(dǎo)率 μ 通常是空氣磁導(dǎo)率的0μ 6000~7000 倍左右,表現(xiàn)出的電磁感應(yīng)強度更高,坡莫合金的磁導(dǎo)率 μ 則是空氣磁導(dǎo)率的0μ 幾萬倍,價格也不昂貴,但在實際的應(yīng)用過程中,需要根據(jù)利用環(huán)境選擇合適的鐵芯材料才能滿足更高的性價比。
上述五種是傳感器的主要部件,除此之外還有一些其它的零件,如接地環(huán)、電*引線等等,各個部件都有不同的用處,只有將所有的部件拼湊在一起才能使傳感器表現(xiàn)出更好的作用。
2.2.2 轉(zhuǎn)換器
污水處理流量計中另一個重要部件是轉(zhuǎn)換器,絕大多數(shù)的污水處理流量計中轉(zhuǎn)換器和傳感器是連接為一體的,但在少部分污水處理流量計中二者則是分開使用的,將二者分開*主要的原因是考慮到抗干擾的情況。在污水處理流量計工作的過程中,流體運動所切割和產(chǎn)生的電動勢能量較為微弱,且在整個過程中會受到來自多個不同方面的干擾,其中如受到來自電磁兩*的干擾、勵磁磁場變動所帶來的干擾、同相干擾等等。為了有效的減少在流體運動過程中所產(chǎn)生的多種干擾,就需要一個穩(wěn)定可靠的驅(qū)動電路,而此電路就就由轉(zhuǎn)換器組裝而成。在轉(zhuǎn)換器中也有幾個重要的組成部件,下文將進行詳細介紹:
(1)前置放大器和濾波器:單片機 A 心的轉(zhuǎn)換口沒有辦法完全識別由電*兩端發(fā)出的微弱感應(yīng)電動勢,主要是由于電*兩端所產(chǎn)生的電信號過于微弱,此時為了能幫助轉(zhuǎn)換口進行信號識別,就需要將電信號進行放大,將其放大至1000~10000 倍*優(yōu)。在電*引線接上儀用前置放大器就可以將電信號進行放大。但在轉(zhuǎn)換口進行信號捕捉的過程中同樣會產(chǎn)生格式不同的干擾信號,其中常見的為正交干擾、并模干擾等等,為了有效減少此部分干擾情況,則需要安裝濾波器,使信號經(jīng)過濾波器時將干擾信號排除。
市面上常見的多種濾波器中,*常使用的是低通濾波器,主要是由于低通濾波器可以有效的降低高頻噪聲對電壓所產(chǎn)生的影響。面對不同的環(huán)境需要選擇不同的濾波器,而濾波器之間的區(qū)別主要來源于硬件結(jié)構(gòu)的差異,RV 濾波器屬于結(jié)構(gòu)*簡單的一款,但其頻率范圍較大,囊括幾十 Hz 到 100MHz。
(2)采樣、保持電路:單片機并不能直接讀取電*信號,需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器將電*信號進行轉(zhuǎn)換后才能傳輸?shù)絾纹瑱C處。使用 A/D 轉(zhuǎn)換器前要保持采樣、接收數(shù)據(jù)過程中具有穩(wěn)定的模擬量,此時形成的電路被稱為采樣保持電路。
(3)單片機和配套外設(shè):當代智能儀表的基礎(chǔ)功能是需要做到自我診斷、流量累計計算等等,而在儀表轉(zhuǎn)換器內(nèi)可以采用單片機或是編寫?yīng)毺氐木幋a進行實現(xiàn)。
(4)勵磁驅(qū)動電路:污水處理流量計主要是依賴與勵磁電流所形成的工作磁場,電流保持在 150-400mA 之間,此電流并非由單片機提供,主要來自于單獨的驅(qū)動控制電路。
(5)電源分配電路:在污水處理流量計工作的過程中需要有多種部件同時工作,因此需要多種不同的電壓,此時就需要電源進行電路分配,給不同部分分配對應(yīng)的電源電壓,其中勵磁電源需要的電壓為 36V~40V,而單片機工作需要的電壓為3.3V 和 SV,放大器工作需要的電壓為 12~15V。因此電源需要分配出四組電路。四種電路中勵磁電源所需要的電壓方式*為特別,需要利用到 LDO 方式,主要是由于 LDO 方式能夠產(chǎn)生*小的輸出波紋電壓,能夠幫助勵磁電流產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場,消耗的功率也更小。
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