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關(guān)于污水處理流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)有哪兩個(gè)部分組成
點(diǎn)擊次數(shù):1611 發(fā)布時(shí)間:2020-12-24 02:52:23
污水處理流量計(jì)基本結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)重要的組成成分,一個(gè)是轉(zhuǎn)換器,另一個(gè)是傳感器,本文將分別對(duì)傳感器和轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)分類(lèi)作詳細(xì)的分析講解。
2.2.1 傳感器
傳感器的主要作用是將通過(guò)管道的流量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)為電動(dòng)勢(shì)。市面上常見(jiàn)的傳感器主要有下圖 2.4 中如測(cè)量管、鐵芯、勵(lì)磁線圈、襯里等結(jié)構(gòu)。
1.測(cè)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(guò)時(shí)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(lì)磁線圈中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)順著管道流走,確保測(cè)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(shí),由于管道處有明顯的的彎道,因此其速度分布會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生明顯的畸變,在彎管外緣處的流速會(huì)明顯加快,為了能保證跟隨內(nèi)援處流動(dòng)速度,此時(shí)還會(huì)產(chǎn)生明顯的二次流動(dòng)情況。而針對(duì)不同平面雙彎管道的流動(dòng)時(shí),此時(shí)流體速度除了表現(xiàn)出不均勻分布之外,還會(huì)在管道內(nèi)部多處位置產(chǎn)生旋渦,若是未完全打開(kāi)閥門(mén),此時(shí)流體速度的畸變程度會(huì)更加明顯。因此為了保證在測(cè)量過(guò)程中測(cè)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(zhǎng)直管道,進(jìn)行多種試驗(yàn)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(lái)污水處理流量計(jì)對(duì)于長(zhǎng)直管道的要求明顯降低,在進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的研究后推出了不需要長(zhǎng)直管道的電磁式水表。
2.內(nèi)襯:更通俗的稱(chēng)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(guò)程中其產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)能夠被檢測(cè)到。在選擇內(nèi)襯材料的過(guò)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(duì)不同的使用對(duì)象,對(duì)內(nèi)襯材料特性的要求也會(huì)呈現(xiàn)出明顯的差異化。當(dāng)前市面上常見(jiàn)的內(nèi)襯材料有橡膠、PVC 等。在安裝內(nèi)襯的過(guò)程中,對(duì)工藝技術(shù)有著十分準(zhǔn)確的要求,因此安裝過(guò)程較為困難,內(nèi)襯的安裝作為污水處理流量計(jì)制造過(guò)程中要求十分嚴(yán)苛的一個(gè)步驟。
3.電*:主要作用是將感生電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的電動(dòng)差進(jìn)行連接,在選擇電*材料時(shí)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(guò)于集中在電*的現(xiàn)象。在實(shí)際的運(yùn)用中除了選擇非導(dǎo)磁材料,還需要根據(jù)運(yùn)用的環(huán)境進(jìn)行*二步選擇,其中需要對(duì)環(huán)境的腐蝕情況、溫度要求、液體所產(chǎn)生的壓力等等進(jìn)行考量。針對(duì)腐蝕程度較高的環(huán)境應(yīng)當(dāng)*選欽電*材料;針對(duì)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(duì)要求較高的酸堿液則需要利用鉑金電*材料。
4.勵(lì)磁線圈:勵(lì)磁線圈的作用是產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng),當(dāng)勵(lì)磁線圈纏繞到鐵芯上,給勵(lì)磁線圈通電時(shí),管道內(nèi)部會(huì)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(lì)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(duì)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(jì)算過(guò)程中基本忽略不計(jì),因此勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以進(jìn)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(qiáng)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(wàn)倍,價(jià)格也不昂貴,但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)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(jià)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(gè)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(jì)中另一個(gè)重要部件是轉(zhuǎn)換器,絕大多數(shù)的污水處理流量計(jì)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(jì)中二者則是分開(kāi)使用的,將二者分開(kāi)*主要的原因是考慮到抗干擾的情況。在污水處理流量計(jì)工作的過(guò)程中,流體運(yùn)動(dòng)所切割和產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)能量較為微弱,且在整個(gè)過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自多個(gè)不同方面的干擾,其中如受到來(lái)自電磁兩*的干擾、勵(lì)磁磁場(chǎng)變動(dòng)所帶來(lái)的干擾、同相干擾等等。為了有效的減少在流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的多種干擾,就需要一個(gè)穩(wěn)定可靠的驅(qū)動(dòng)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(gè)重要的組成部件,下文將進(jìn)行詳細(xì)介紹:
(1)前置放大器和濾波器:?jiǎn)纹瑱C(jī) A 心的轉(zhuǎn)換口沒(méi)有辦法完全識(shí)別由電*兩端發(fā)出的微弱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),主要是由于電*兩端所產(chǎn)生的電信號(hào)過(guò)于微弱,此時(shí)為了能幫助轉(zhuǎn)換口進(jìn)行信號(hào)識(shí)別,就需要將電信號(hào)進(jìn)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(hào)進(jìn)行放大。但在轉(zhuǎn)換口進(jìn)行信號(hào)捕捉的過(guò)程中同樣會(huì)產(chǎn)生格式不同的干擾信號(hào),其中常見(jiàn)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波器時(shí)將干擾信號(hào)排除。
市面上常見(jiàn)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(duì)電壓所產(chǎn)生的影響。面對(duì)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(lái)源于硬件結(jié)構(gòu)的差異,RV 濾波器屬于結(jié)構(gòu)*簡(jiǎn)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:?jiǎn)纹瑱C(jī)并不能直接讀取電*信號(hào),需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器將電*信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才能傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)處。使用 A/D 轉(zhuǎn)換器前要保持采樣、接收數(shù)據(jù)過(guò)程中具有穩(wěn)定的模擬量,此時(shí)形成的電路被稱(chēng)為采樣保持電路。
(3)單片機(jī)和配套外設(shè):當(dāng)代智能儀表的基礎(chǔ)功能是需要做到自我診斷、流量累計(jì)計(jì)算等等,而在儀表轉(zhuǎn)換器內(nèi)可以采用單片機(jī)或是編寫(xiě)?yīng)毺氐木幋a進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
(4)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電路:污水處理流量計(jì)主要是依賴(lài)與勵(lì)磁電流所形成的工作磁場(chǎng),電流保持在 150-400mA 之間,此電流并非由單片機(jī)提供,主要來(lái)自于單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)控制電路。
(5)電源分配電路:在污水處理流量計(jì)工作的過(guò)程中需要有多種部件同時(shí)工作,因此需要多種不同的電壓,此時(shí)就需要電源進(jìn)行電路分配,給不同部分分配對(duì)應(yīng)的電源電壓,其中勵(lì)磁電源需要的電壓為 36V~40V,而單片機(jī)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(lì)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(lì)磁電流產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),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(guò)管道的流量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)為電動(dòng)勢(shì)。市面上常見(jiàn)的傳感器主要有下圖 2.4 中如測(cè)量管、鐵芯、勵(lì)磁線圈、襯里等結(jié)構(gòu)。
1.測(cè)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(guò)時(shí)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(lì)磁線圈中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)順著管道流走,確保測(cè)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(shí),由于管道處有明顯的的彎道,因此其速度分布會(huì)發(fā)生變化,產(chǎn)生明顯的畸變,在彎管外緣處的流速會(huì)明顯加快,為了能保證跟隨內(nèi)援處流動(dòng)速度,此時(shí)還會(huì)產(chǎn)生明顯的二次流動(dòng)情況。而針對(duì)不同平面雙彎管道的流動(dòng)時(shí),此時(shí)流體速度除了表現(xiàn)出不均勻分布之外,還會(huì)在管道內(nèi)部多處位置產(chǎn)生旋渦,若是未完全打開(kāi)閥門(mén),此時(shí)流體速度的畸變程度會(huì)更加明顯。因此為了保證在測(cè)量過(guò)程中測(cè)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(zhǎng)直管道,進(jìn)行多種試驗(yàn)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(lái)污水處理流量計(jì)對(duì)于長(zhǎng)直管道的要求明顯降低,在進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的研究后推出了不需要長(zhǎng)直管道的電磁式水表。
2.內(nèi)襯:更通俗的稱(chēng)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(guò)程中其產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)能夠被檢測(cè)到。在選擇內(nèi)襯材料的過(guò)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(duì)不同的使用對(duì)象,對(duì)內(nèi)襯材料特性的要求也會(huì)呈現(xiàn)出明顯的差異化。當(dāng)前市面上常見(jiàn)的內(nèi)襯材料有橡膠、PVC 等。在安裝內(nèi)襯的過(guò)程中,對(duì)工藝技術(shù)有著十分準(zhǔn)確的要求,因此安裝過(guò)程較為困難,內(nèi)襯的安裝作為污水處理流量計(jì)制造過(guò)程中要求十分嚴(yán)苛的一個(gè)步驟。
3.電*:主要作用是將感生電動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的電動(dòng)差進(jìn)行連接,在選擇電*材料時(shí)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(guò)于集中在電*的現(xiàn)象。在實(shí)際的運(yùn)用中除了選擇非導(dǎo)磁材料,還需要根據(jù)運(yùn)用的環(huán)境進(jìn)行*二步選擇,其中需要對(duì)環(huán)境的腐蝕情況、溫度要求、液體所產(chǎn)生的壓力等等進(jìn)行考量。針對(duì)腐蝕程度較高的環(huán)境應(yīng)當(dāng)*選欽電*材料;針對(duì)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(duì)要求較高的酸堿液則需要利用鉑金電*材料。
4.勵(lì)磁線圈:勵(lì)磁線圈的作用是產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng),當(dāng)勵(lì)磁線圈纏繞到鐵芯上,給勵(lì)磁線圈通電時(shí),管道內(nèi)部會(huì)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(lì)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(duì)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(jì)算過(guò)程中基本忽略不計(jì),因此勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以進(jìn)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(qiáng)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(wàn)倍,價(jià)格也不昂貴,但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)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(jià)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(gè)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(jì)中另一個(gè)重要部件是轉(zhuǎn)換器,絕大多數(shù)的污水處理流量計(jì)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(jì)中二者則是分開(kāi)使用的,將二者分開(kāi)*主要的原因是考慮到抗干擾的情況。在污水處理流量計(jì)工作的過(guò)程中,流體運(yùn)動(dòng)所切割和產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)能量較為微弱,且在整個(gè)過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自多個(gè)不同方面的干擾,其中如受到來(lái)自電磁兩*的干擾、勵(lì)磁磁場(chǎng)變動(dòng)所帶來(lái)的干擾、同相干擾等等。為了有效的減少在流體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的多種干擾,就需要一個(gè)穩(wěn)定可靠的驅(qū)動(dòng)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(gè)重要的組成部件,下文將進(jìn)行詳細(xì)介紹:
(1)前置放大器和濾波器:?jiǎn)纹瑱C(jī) A 心的轉(zhuǎn)換口沒(méi)有辦法完全識(shí)別由電*兩端發(fā)出的微弱感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),主要是由于電*兩端所產(chǎn)生的電信號(hào)過(guò)于微弱,此時(shí)為了能幫助轉(zhuǎn)換口進(jìn)行信號(hào)識(shí)別,就需要將電信號(hào)進(jìn)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(hào)進(jìn)行放大。但在轉(zhuǎn)換口進(jìn)行信號(hào)捕捉的過(guò)程中同樣會(huì)產(chǎn)生格式不同的干擾信號(hào),其中常見(jiàn)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波器時(shí)將干擾信號(hào)排除。
市面上常見(jiàn)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(duì)電壓所產(chǎn)生的影響。面對(duì)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(lái)源于硬件結(jié)構(gòu)的差異,RV 濾波器屬于結(jié)構(gòu)*簡(jiǎn)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:?jiǎn)纹瑱C(jī)并不能直接讀取電*信號(hào),需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器將電*信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后才能傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)處。使用 A/D 轉(zhuǎn)換器前要保持采樣、接收數(shù)據(jù)過(guò)程中具有穩(wěn)定的模擬量,此時(shí)形成的電路被稱(chēng)為采樣保持電路。
(3)單片機(jī)和配套外設(shè):當(dāng)代智能儀表的基礎(chǔ)功能是需要做到自我診斷、流量累計(jì)計(jì)算等等,而在儀表轉(zhuǎn)換器內(nèi)可以采用單片機(jī)或是編寫(xiě)?yīng)毺氐木幋a進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
(4)勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)電路:污水處理流量計(jì)主要是依賴(lài)與勵(lì)磁電流所形成的工作磁場(chǎng),電流保持在 150-400mA 之間,此電流并非由單片機(jī)提供,主要來(lái)自于單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)控制電路。
(5)電源分配電路:在污水處理流量計(jì)工作的過(guò)程中需要有多種部件同時(shí)工作,因此需要多種不同的電壓,此時(shí)就需要電源進(jìn)行電路分配,給不同部分分配對(duì)應(yīng)的電源電壓,其中勵(lì)磁電源需要的電壓為 36V~40V,而單片機(jī)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(lì)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(lì)磁電流產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng),消耗的功率也更小。
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