設(shè)計(jì)了一種用于電磁流量計(jì)傳感器空管檢測(cè)的模塊，該模塊采用電流源附加激勵(lì)形式，包括精密電流源、電流控 制電路、電阻匹配模塊三部分。分析了采用電流源方法相比于參數(shù)提取和電壓源方法的優(yōu)勢(shì)，推導(dǎo)了精密電流源模塊的輸出 阻抗大小。相比于現(xiàn)有空管檢測(cè)方法，所設(shè)計(jì)的空管檢測(cè)模塊可靠性更高、適用范圍更廣。

電磁流量計(jì)傳感器的空管狀態(tài)指管道未被液體充滿，導(dǎo)致 電極部分或全部裸露于空氣中，該狀態(tài)下儀表示數(shù)不規(guī)則，無法 正確顯示流量值。

現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)對(duì)空管狀態(tài)的檢測(cè)，主要有增加電極、參數(shù)提取 和附加激勵(lì)三種方法。增加電極的方法需對(duì)管道進(jìn)行改造， 在實(shí)際使用中可行性不高；參數(shù)提取通過測(cè)量疊加于流量信號(hào) 上的微分干擾和工頻干擾兩種信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的狀態(tài)判斷。由 于干擾信號(hào)幅值受工況環(huán)境影響大，該方法適用范圍較小；附加 激勵(lì)源的方法又分為電壓源和電流源兩類，電壓源輸出阻抗小， 并聯(lián)于電極回路，使儀表放大器輸入阻抗減小，影響流量信號(hào)。 電流源輸出阻抗高，對(duì)流量信號(hào)的影響可忽略，但電流源輸出電 流值不應(yīng)過大，且電流方向應(yīng)可以改變以避免電極極化引起的 零點(diǎn)漂移問題。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器空管狀態(tài)更準(zhǔn)確、可靠的報(bào)警功能，本文 提出并設(shè)計(jì)了一種電流源激勵(lì)形式的電磁流量計(jì)空管檢測(cè)模塊。

1.電流源附加激勵(lì)下傳感器電極回路模型

圖1為電流源附加激勵(lì)下的傳感器電極回路模型圖，E為 磁場(chǎng)作用下表征流速信號(hào)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，Rl為測(cè)量電極對(duì)地等 效電阻，Ri為儀表放大器的輸入電阻，le為電流源。

電流源模塊與傳感器電極回路并聯(lián)，由電流源輸出阻抗無 窮大特性可知，電流源模塊不對(duì)流量信號(hào)大小產(chǎn)生影響。考慮實(shí) 際使用情況下，不同流體類型的流體阻抗大小不一，對(duì)于低電導(dǎo) 率類型流體，其流體阻抗大，為避免采樣電勢(shì)信號(hào)飽和，電流源 輸出值應(yīng)根據(jù)流體類型大小可調(diào)，且輸出電流大小在微安級(jí)。另 外，為了避免電極長(zhǎng)時(shí)間受同一方向電流影響而產(chǎn)生電極極化 反應(yīng)，導(dǎo)致儀表零點(diǎn)漂移影響儀表精度，電流源流向需可控。

綜上所述，為實(shí)現(xiàn)電流源附加激勵(lì)形式的空管檢測(cè)模塊能 夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)空管報(bào)警功能，電流源需滿足如下三點(diǎn)約束條件：微 弱電流值恒流、電流方向可控、電流值可控。

2.空管檢測(cè)模塊系統(tǒng)框架

空管檢測(cè)模塊 圖2空管檢測(cè)模塊系統(tǒng)框架 如圖2所示，空管檢測(cè)模塊系統(tǒng)由精密電流源、電流控制電 路、阻抗測(cè)量模塊三部分組成。其中，精密電流源輸出恒定電流; 電流控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電流源輸出電流大小和方向控制； 阻抗測(cè) 量模塊對(duì)電極電勢(shì)進(jìn)行采樣與電勢(shì)調(diào)整，后送入微處理器進(jìn)行 空管判斷。下面分別對(duì)三部分電路設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

2.1精密電流源電路設(shè)計(jì)

電流源并聯(lián)于傳感器電極回路，為了不影響流量信號(hào)采集, 電流源內(nèi)阻應(yīng)為高阻抗。

如圖m為輸入電壓，Vl為負(fù)載端電壓，i。為電流源輸 出，八1、八2；為運(yùn)算放大器。

3.結(jié)束語(yǔ)

相比于現(xiàn)有方法，使用電流源形式的附加激勵(lì)模塊，受傳器負(fù)載類型影響小，有更廣的適用范圍和更高的可靠性。