Archiwum - SENSORY 18

Archiwum - SENSORY 18

Przeplywomierz elektromagnetyczny
stosuje  prawo Faradaya mowiace ze w "przewodniku" poruszającym się w polu magnetycznym indukowana jest sila elektromotoryczna E = V x B x L, proporcjonalna do jego dlugosci, natezenia pola magnetycznego i predkości ruchu przewodnika.
W przeplywomierzu "przewodnikiem" jest poprzeczny wycinek przeplywajacej cieczy. Ciecz powinna miec przewodnosc conajmniej 5 uS/cm.

Na rysunku pokazano przeplywomierz elektromagnetyczny firmy Fischer - Porter. Pomiedzy kolnierzami jest odcinek rury z materialu izolacyjnego ( wnetrze metalowej rury jest pokryte warstwa PTFE lub specjalna wytrzymala guma ) w ktorym na sciankach sa elektrody z metali / stopow niekorozyjnych lub szlachetnych. Pole magnetyczne nie moze byc wytworzone magnesem stalym z uwagi na zjawisko polaryzacji elektrod pomiarowych. Stale pole magnetyczne mozna uzyc przy egzotycznym przeplywie cieklych metali, gdzie nie wystepuje polaryzacja elektrod.
Zmienne pole magnetyczne wytwarzaja zasilane cewki elektromagnesu.

Przeplywomierz elektromagnetyczny ma plusy i minusy.
- Niezaburzony przeplyw nastepuje pelnym przekrojem rury
- Nie wystepuje spadek cisnienia
- Nie posiada czesci ruchomych
- Niezawodnosc
- Pomiar jest niezalezny  od gestosci, cisnienia, temperatury i lepkosci cieczy
- Ciecz moze byc agresywna lub silnie zabrudzona ale wtedy szybkosc przeplywu musi byc mocno zredukowana dla ograniczenia zuzycia elektrod i wnetrza rury
- Dobra dynamika pomiaru ( szybkosc przeplywu cieczy w zakresie 0.01 m/s to 15 m/s ) i stabilność długoczasowa
- Sygnal z elektrod jest bardzo maly i wymagana jest jego skomplikowana obrobka
- Nie nadaje sie do cieczy nie przewodzacych : czystej i zdejonizowanej wody ( zwykla woda ma przewodnosc 100 do 200 uS/cm, mineralna conajmniej  500 μS/cm a czysta mniej niz 0.1 uS/cm ), paliwa ,oleje i wiele substancji organicznych

Konstrukcja systemu elektronicznego zintegrowanego z sensorem musi byc bardzo staranna aby nie wystepowal pojemnosciowy i indukcyjny przeciek sygnalu zasilajacego elektromagnes ( indukcyjnosc kilkadziesiat do kilkuset milihenrow, rezystancja 50-200 Ohm, prad zasilajacy 100mA dla malych srednic rury do 1A dla duzych ) do obwodu z elektrodami. Wplyw zewnetrznych zaklocajacych pol magnetycznych i elektrycznych musi byc zminimalizowany.  Na elektrodach pojawia sie tez duze i dosc wolnozmienne napiecie elektrochemiczne.

Uzyteczny sygnal wyjsciowy z elektrod z reguly jest mniejszy od jednego miliwolta przy pelnym przeplywie. Typowo wynosi ca 200uV.
Czesc producentow do zasilenia elektromagnesu stosuje zmienne napiecie sieciowe. Zaleta jest duza dysponowana moc i wzglednie duzy sygnal wyjsciowy. Wada jest to ze sygnal z elektrod jest zaklocany wszeobecnym sieciowym polem elektromagnetycznym. Zaklocen tych nie mozna sie pozbyc filtrowaniem i detektorem synchronicznym.
Typowo elektromagnes sensora jest zasilany stabilnym, ciaglym sygnalem prostokatnym z mostka H o czestotliwosci z przedzialu 3-25Hz i wiekszej. Dla malych czestotliwosci jest to zawsze pelny podzial, 1⁄16 – 1/2, czestotliwosci sieciowej 50Hz dla latwej eliminacji zaklocen idea podwojnego calkowania.  Sygnal z elektrod ekranowanymi przewodani ( na ekrany jest podane napiecie wspolne z IA ) idzie do roznicowego wzmacniacza instrumentalnego ( opornosc miedzy elektrodami 100.. 10E7 Ohm, wymagane tlumienie sygnalu wspolnego jest conajmniej 80 dB, wymagany maly prad polaryzacji wejsc i zaleznie od czestotliwosci sygnalu male szumy 1/F, typowy jest wzmacniacz BiFet ) i dalej na filtr srodkowoprzepustowy o bardzo malej dobroci (aby jego zmiany dobroci i czestotliwosci nie dawaly bledu pomiaru, najczesciej jest to kaskada 2,3 rzedu, filtru gorno i dolnoprzepustowego  )  i dalej do detektora synchronicznego z kluczami CMOS lub tranzystorem JFet  i koncowego filtru dolnoprzepustowego
Sensor moze miec wyjscie napieciowe , pradowe 0/4-20mA, czestotliwosciowe lub cyfrowe.

Dobre efekty daje zasilenie impulsowe elektromagnesu sensora. Biegunowosc impulsow jest przemienna dla unikniecia polaryzacji elektrod.. Bez pola magnetycznego aktywuje sie autozerowanie.

Rozwiazania uzyte w budowie sensorow sa objete patentami. Mimo to schematy elektroniki przeplywomierzy sa znane. Dalej omowiono przykladowy schemat.