Особенности электронных блоков
Моноблочное (интегральное) исполнение электронного блока имеет целый ряд преимуществ по сравнению с раздельным (удаленным). Отсутствие соединительного кабеля исключает возникновение емкостным и индукционных помех, связанных с утечками и поляризацией диэлектрика, позволяет измерять среды с более низкой электропроводностью. Однако наличие электронного блока на трубопроводе ограничивает максимальную температуру рабочей среды (обычно до 100°С) из-за опасности перегрева электронной схемы от радиационного нагрева и теплопроводности, а также ухудшения условий охлаждения. Если требуется измерение более высоких температур, то приходится использовать высокотемпературные электронные компоненты, применяемые в оборонной технике (Military Standard), имеющие значительно более высокую стоимость, чем общепромышленные (Industrial Standard). Кроме того, возможные утечки агрессивной рабочей среды могут также повредить электронную схему.
Питание индуктора осуществляется низкочастотным импульсным током в форме меандра или меандра с паузой с целью исключения поляризации электродов, вызванной различными причинами [9, 12]. Так как спектр шумового сигнала имеет функцию , то в случае использования ЭМР для измерения расхода «сложных» рабочих сред, например, бумажной или угольной пульпы необходимо повышать частоту для улучшения соотношения сигнал/шум. То же и для быстродействующих ЭМР-счетчиков, предназначенных для дозирования или автоматического регулирования с этими потерями приходится мириться, чтобы иметь возможность измерения быстропеременных потоков, например, для заполнения емкостей за короткий промежуток времени или чтобы не вносить дополнительных фазовых сдвигов и не снижать устойчивость систем автоматического регулирования. Один из выходов - патентованная система двухчастотного формирование поля индуктора используется одним из мировых лидеров – японской фирмой Yokogawa в ЭМР, в котором с основной сигнал индуктора меандр модулируется высокочастотным 50 Гц сигналом [13]. У расходомеров Rosemount (Emerson Process Management) возможно переключение частоты питания индуктора с 5 на 37,5 Гц, что повышает отношение сигнал/шум на 20 дБ. Кроме того, имеется модель 8707/8712H со специальным индуктором, питаемым током 5 А (!) вместо 0,5 А, что позволяет увеличить магнитную индукцию в 10 раз и получить такое же повышение отношения сигнал/шум. Указанные мероприятия, по данным фирмы Rosemount, в пять раз эффективнее, чем двухчастотное возбуждение Yokogawa и позволяют получить стабильные, устойчивые показания в самых тяжелых условиях эксплуатации в промышленности.
Следует отметить, что в конструкциях некоторых расходомеров (например, ранние модели Danfoss, Aswega) использовалось однополярное питание индуктора, с постоянной составляющей магнитного поля, что создавало условия для осаждения магнитных частиц в канале ППР и увеличивала электрохимическое напряжение несимметрии (ЭХН). Поскольку индуктор является самым большим потребителем электроэнергии ЭМР, то для ее снижения японскими учеными были предприняты попытки использования постоянных магнитов на базе ферромагнетиков с прямоугольной петлей гистерезиса. Для исключения ЭХН осуществлялось изменение направления вектора индукции магнитного поля путем перемагничиванием сердечника импульсом тока. Однако нестабильность магнитных свойств ферромагнетиков и дрейф характеристик препятствовал развитию этой технологии.
Современные передающие преобразователи (электронные блоки) ЭМР оснащаются АЦП с высоким разрешением, графическими дисплеями с клавиатурой и, как правило, имеют частотный (унифицированный 0-1000 Гц или нестандартные 0-5 кГц, 0-10 кГц) и/или импульсный выходной сигнал с программируемым весом импульса, токовые выходные сигналы (0-5, 0-20 и 4-20 мА). Токовый выходной сигнал 4-20 мА часто используют при двухпроводной схеме подключения, когда собственное потребление ЭМР меньше нижней границы выходного тока 4 мА. |