Medidor de vazão eletromagnético de alta precisão com detecção de tubo vazio por meio de reconhecimento de forma de onda baseado em dispositivo lógico programável complexo

Estamos interessados em projetar, implementar e validar um medidor de vazão eletromagnético acionado por CPOD. Explorando como o reconhecimento de formas de onda eleva a medição da precisão, garantindo a detecção estável de pipetas vazias. Nossos desafios são suprimir a interferência eletromagnética, minimizar o ruído térmico do sensor, isolar artefatos de comutação CPOD e separar sinais de fluxo fracos do ruído ambiente e tornar o resultado mais estável. Descobrimos que a interferência de frequência de potência 50 gera padrões de forma de onda distintos nos eletrodos. Quando o tubo está vazio ou contém bolhas de ar, essa forma de onda exibe características específicas. Ao analisar esses padrões únicos, podemos determinar se o tubo está vazio ou contém bolhas. Para atender aos requisitos de detecção de ampla faixa de fluxo, um circuito amplificador de operação de ganho variável é projetado para obter maior precisão. Um filtro de hardware de largura de banda de vários estágios aumenta a relação sinal-ruído, enquanto um filtro de software melhora ainda mais a estabilidade do sistema. Desejamos aprimorar a análise de formas de onda resilientes a ruídos, adotar um algoritmo CPOD para fluxos multifásicos e de política e sensores de baixa potência de autocalibração incorporados para diagnósticos de IOG industrial em tempo real.

[Narrador] Para começar, pegue a força eletromotriz induzida de ambos os lados do sensor como sinal de entrada. Filtre o ruído usando capacitores de bypass. Aplique um amplificador diferencial de 10X para amplificar o sinal de entrada. Alimente o sinal amplificado em um filtro passa-banda de segunda ordem, começando com um filtro passa-alta para remover os componentes de baixa frequência e, em seguida, canalize a saída filtrada através de um capacitor de acoplamento para o estágio do filtro passa-baixo. Usando um amplificador inversor, amplifice o sinal sem ruído e, em seguida, aplique um ganho negativo através do amplificador inversor para converter o sinal de polaridade negativa em polaridade positiva, preservando a amplitude. Direcione os sinais de meio ciclo positivo e negativo para dois canais separados da chave analógica. Insira simultaneamente os dois sinais no comparador. Processe os sinais de saída do comparador usando um dispositivo lógico programável complexo para detectar a vacância da tubulação e determinar a direção do fluxo do fluido. Após o bloqueio do sinal através do interruptor analógico, alimente o sinal em um terceiro stage amplificador. Processe o sinal amplificado usando um filtro passa-baixo integrado. Transmita o sinal filtrado final para a unidade do microcontrolador para processamento computacional. Posicione o sinal amplifier próximo ao filtro passa-banda. Conecte o amplificador à saída do filtro passa-banda, seguido pelo amplificador secundário para receber a saída passa-banda. Configure dois comparadores abaixo do interruptor analógico. Finalmente, insira o sinal retificado da chave analógica em um amplificador de ganho variável. Encaminhe a saída através de um filtro passa-baixo e para o canal de conversão analógico para digital do processador. As medições de taxa de fluxo de três experimentos repetidos usando o mesmo dispositivo mostraram resultados altamente consistentes em toda a faixa de medição, confirmando a forte reprodutibilidade dos dados e a linearidade intrínseca. Ao comparar os quatro dispositivos experimentais com o instrumento padrão, todos os dispositivos mostraram alta consistência de medição em taxas de fluxo padrão idênticas, bem como excelente linearidade em toda a faixa. Após a aplicação da correção de linearidade, os desvios de medição dos quatro dispositivos em relação aos valores padrão foram significativamente reduzidos, aumentando a precisão do sistema. Em baixas velocidades de fluxo, o erro relativo foi visivelmente maior e diminuiu gradualmente com o aumento da velocidade, refletindo a influência da relação sinal-ruído na precisão da medição.