<video id="3j7hv"></video>

    <b id="3j7hv"></b>

      <strike id="3j7hv"><nobr id="3j7hv"><p id="3j7hv"></p></nobr></strike>
      <dfn id="3j7hv"><form id="3j7hv"><dfn id="3j7hv"></dfn></form></dfn>

        您好,三暢儀表官方網站歡迎您!

        單位換算|官方微信|加入收藏|聯系三暢

        智能電磁流量計

        新聞資訊

        聯系我們

        熱門文章

        提高電磁流量計測量精度與可靠性的方法

        來源:作者:發表時間:2019-08-13 14:53:18

        摘要:電磁流量計用來測量各種介質流體的流量,再累積計算,作為供方的收費依據。通過模擬信號處理、校準來提高測量精度,滿足國家計量檢定標準。同時,在PCB布線和程序設計方面進行優化,提高可靠性。
         
        0引言
        電磁流量計[1]的作用是通過對流量變送器以及用于補償的溫度、壓力變送器的模擬信號、脈沖信號和數字信號進行采集、處理,然后用相關的數學模型計算出瞬時流量、累積流量等,并進行顯示、存儲和數據傳輸。在貿易算領域使用的電磁流量計根據供需雙方的約定,會有更多的功能。但無論如何,供需雙方對積算儀的測量精度,可靠性更為關注,因為這直接涉及雙方的經濟利益。對此,我們通過模擬信號處理、校準、PCB布線、參數備份與校驗等方面的設計,來確保精度和可靠性符合用戶要求。
         
        1提高測量精度的措施
        1.14~20mA模擬信號的處理
        4~20mA電流環由于其眾所周知的優點,在工業現場被廣泛使用。在流量測量領域,很多變送器都支持4~20mA信號輸出。電磁流量計對該信號的采集處理比較簡單,就是將電流信號通過采樣電阻轉換為電壓信號。然后送入A/D轉換器,轉換為數字信號。電路原理如圖1所示。
        電路特點:
        (1)采用高精度、低溫漂的采樣電阻確保在整個溫度范圍內(-10~55℃)都滿足精度指標,見表1;
        (2)采用差分信號輸入到A/D轉換器,有效降低共模干擾;
        (3)采用壓敏電阻和TVS二級保護,避免雷擊浪涌損壞后級電路,提高穩定性。
        1.2PT100熱電阻信號處理PT100熱電阻用來測量介質的溫度,進而獲取密度等補償參數。它的優點是結構簡單、穩定性好、抗干擾能力強。
        熱電阻一般采用恒流源激勵的方式,將阻值變化轉換為電壓變化的信號。為了確保激勵電流不會使熱電阻本身發熱而導致測量誤差,需要使用≤1mA的恒流源[2]。圖2展示了一個由四個運放構成的PT100測溫電路[3],該電路適合三線制熱電阻。
        4~20mA 模擬信號處理電路
        4~20mA和PT100信號誤差測試表
        從圖2可以看出,運放D1A、D1B和參考電壓源Vref_2.5V共同構成了一個恒流源,Iref=2.5/2700=0.9259mA。D1C用于消除引線電阻,而運放D1D及其外圍器件則構成了帶增益的Sallen-Key濾波器。由于采用了精密基準電壓(2.5V)、電阻,低零漂運放等措施,整個電路在10~320Ω范圍內經校準后,相對誤差**大值為-0.16%。
        1.3校準方法的改進
        為了確保電磁流量計測量的準確性,出廠前都需要用符合精度要求的標準信號源對儀表進行校準。校準主要是為了修正將一些已知的數據作為常量參與運算而引入的誤差。例如,將參考電壓2.5V和采樣電阻100Ω作為常量計算出實際的測量電流和電阻。實際上,我們知道參考電壓永遠不可能是準確的2.5V,而采樣電阻也永遠不可能是準確的100Ω。同樣只要把一些器件提供的參數作為常量進行運算,如果要達到一定的精度,都是需要校準的。
        以往,我們都是對信號的零點和滿量程點進行校準。例如:測量4~20mA信號時,在0mA點和20mA點進行校準。但是,根據實際的經驗和不斷測試,我們發現將校準點的下限選擇為實際使用值而非0點,更能提高測量精度,實際上也更符合要求。有兩點原因:
        (1)通常情況下,越接近量程的下限,相對誤差就越大。毫無疑問選擇0點進行校準相對誤差是**大的,而把一個相對誤差**大的值作為校準點是不合適的。
        (2)任何信號都有一個量程范圍或者說常用范圍。如電流環的4~20mA,熱電阻的10~320Ω,我們**為關注這個范圍內的測量精度,因此只要在此范圍內進行校準即可。這也是我們可以將校準點下限選擇在4mA或者10Ω的原因。
        經過以上改進,模擬量4~20mA和PT100熱電阻的測量精度有了一定的改善,特別是在量程下限的時候。測試數據如表1所示。
        1.4隔離與PCB布局
        1.4.1隔離措施
        電磁流量計是一個數?;旌想娐?,數字電路的高頻噪聲很容易對模擬信號造成干擾[4]。因此,在設計之初就應該系統地考慮信號類型、信號走向等。能降低高速數字電路對模擬電路干擾的方法有很多,如模塊化設計、處理好接地、合理的PCB布局、采用模數隔離等。在此,主要談一下模數隔離,局部電路如圖3所示。D3是一個磁隔離器件,實現模擬電路與數字電路的電氣隔離,從而完全避免了數字電路對模擬信號的干擾。實際上在我們的電磁流量計中采用數模隔離設計不僅僅是為了降低數字電路對模擬的干擾,更重要的是將外部傳感器的“地”與MCU數字的“地”隔離開,避免復雜的電磁干擾通過傳感器的電纜進入積算儀內部,從而提高系統的穩定性。
        1.4.2PCB布局
        良好的PCB布局對電子產品來說是至關重要的。不僅涉及系統能否正常工作,精度能否滿足要求,還涉及EMC和EMI等問題。在PCB布局時應根據功能模塊、信號流向、隔離等進行考慮,精心的布局是一款產品成功的關鍵。對含有高精度A/D轉換電路的系統來說,更要細心規劃。不管是數字電路還是模擬電路,處理好“地”都顯得尤為重要[2],在電磁流量計的PCB布局中,我們專門為數字電路和模擬電路都設計了“地”平面,從而可以降低“地”阻抗,為信號回流提供低阻抗回路。
         
        2提高可靠性的措施
        2.1采用硬件看門狗
        在無人值守的產品中,采用看門狗電路避免系統死機,這是硬件工程師都熟知的,這里不再贅述。但是,看門狗還需要程序來支持,如何“喂狗”,如何能對所有的任務都能監控,在程序設計時是值得好好思考的[5]。對此,我們采用以下策略:
        (1)對于無操作系統的前后臺程序,將“喂狗”的操作放在主循環中;
        (2)對于比較耗時的任務,單獨“喂狗”,避免任務結束前就導致看門狗復位;
        (3)不在中斷子程序中“喂狗”。
        2.2參數處理
        貿易結算用的電磁流量計,其參數至關重要,因為這直接涉及計量的準確性。為此,我們也采取以下措施來確保參數不丟失,不出錯。
        (1)將參數保存在兩種不同類型的非易失性存儲器中。在電磁流量計中,是分別保存在EEPROM和FRAM中,形成雙備份,從而降低參數丟失的概率。
        (2)對寫入的參數做CRC校驗,并將CRC校驗值一同保存。在加載參數時根據CRC來確認參數是否正確,若不正確則先使用默認參數,并通過通信手段主動向監控端上報,提醒用戶盡快干預,從而將損失降到**低。
        (3)對于加載到RAM中的參數,同樣做CRC校驗,程序在運行過程中定時核對,若發現錯誤則重新從EEPROM或FRAM中加載參數。
         
        3結論
        通過以上措施,電磁流量計的計量精度和可靠性都有了很大保障。配合以太網或4G通信等組網方式,可以將積算儀安裝在無人值守的測量站點,實時監控,給用戶帶來很大的方便。
        12周岁女全身裸自慰