一体式电磁流量计为了提高程序的可读性,系统的软件设计采用了结构化和模块化的设计思想,整个系统程序包括主程序模块、初始化子程序、定时器中断子程序和A/D 中断子程序等组成。系统总的软件程序流程框图。系统总的程序流程图在系统总的程序流程图中,系统上电以后,程序开始以后,为了使单片机正常运行,首先必须对单片机系统进行初始化,主要包括看门狗定时器的设置,系统时钟的设置,端口I/O初始化,UART串口初始化(包括串口的工作方式和波特率的设置),定时器0、2和3的初始化,单片机内部集成的12 位ADC0的初始化,以及模拟开关工作状态的初始化。程序通过控制模拟开关来控制反馈电压的开关和极性。
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一体式电磁流量计主要结构
电磁流量计由传感器和转换器两部分组成(如下图所示)。
传感器主要由测量管、电极、励磁线圈、绝缘衬里、壳体等部分组成。
一体式电磁流量计特点
1、适用于各种导电液体的流量测量,如自来水、污水、泥浆、纸浆、各类饮料、化学原料、 粘稠液体和悬浮液。
2、测量结果不受温度、压力、密度、电导率等介质物理特性和工况条件的影响,其输出信号与被测流体的体积流量成正比。
3、强腐蚀性、强磨损性介质具有良好的适应性。
4、具有优异的量程比,在低流速或流量变化幅度较大的应用领域(如自来水行业)具有良好的适用性。
5、具有正/反双向流量测量功能。
一体式电磁流量计工作原理
电磁流量计的基本测量原理是基于法拉第电磁感应定律,即导体在磁场中做切割磁力线运动时,在其两端产生感应电动势,如图所示。流量计的测量管是由内衬绝缘材料的非导磁合金短管制作,两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上,其电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向方波脉冲励磁时,将在与测量管轴线垂直的方向上产生磁通量密度为B的工作磁场,此时,如果具有一定电导率的流体流经测量管,将切割磁力线,并感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B,测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E(流量信号)由电极检出并通过电缆送至转换器,转换器将流量信号放大处理后,可显示流体流量,并能输出脉冲、模拟电流等信号,用于流量的控制和调节。
其原理公式为:
E=KBDV
式中:
E -------- 为电极间的信号电压(v)
B -------- 磁通密度(T)
D -------- 测量管内径(m)
V -------- 平均流速(m/s)
K -------- 仪表系数
式中k, D为常数,由于励磁电流是恒流,故B也是常数,则由E=KBdV可知,体积流量Q与信号电压E成正比,即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此,只要测量出E就可确定流量Q,这是电磁流量计的基本工作原理。
由E=KBDV可知,被测流体介质的温度、密度、压力、电导率、液固两相流体介质的液固成分比等参数不会影响测量结果。至于流动状态只要符合轴对称流动(如层流或者紊流)就不会影响测量结果。因此说电磁流量计是一种真正的体积流量计。只要用普通的水实际标定后,就可以测量其他任何导电流体介质的体积流量,而不需要任何修正。这是电磁流量计的一突出优点,是其他任何流量计所没有的。测量管内无活动及阻流部件,因此几乎没有压力损失,并且有极高的可靠性。
一体式电磁流量计电极、接地环材料的选择
应根据被测流体的腐蚀性来选择电极的材料,请查有关腐蚀手册,对于特殊流体应作试验。
一体式电磁流量计内衬材料的选择
如电极一样,对于不同的介质,由于其腐蚀性、温度、磨损性不同,所以要有针对性的选择内衬材料,下表是常用衬里材料的性能及其适用范围