Koja je metoda obrade signala vrtložnog mjerača protoka?

Kao dobavljača Vortex mjerača protoka, često me pitaju o metodama obrade signala ovih izvrsnih uređaja. Pa sam mislio odvojiti malo vremena da vam to objasnim na način koji je lako razumjeti.

Prije svega, idemo brzo proći kroz ono što je Vortex Flowmeter. AVrtložni mjerač protokaje vrsta uređaja za mjerenje protoka koji radi na principu von Kármánove vrtložne ulice. Kada tekućina (bilo tekućina ili plin) protječe pored tijela koje se nalazi na stazi protoka, stvara izmjenične vrtloge s obje strane tijela. Frekvencija ovih vrtloga izravno je proporcionalna brzini strujanja fluida. Ovaj odnos čini osnovu kako Vortex Flowmeter mjeri protok.

Sada, na dio obrade signala. Ključ za točno mjerenje protoka s Vortex Flowmeterom leži u učinkovitoj obradi signala koje generiraju vrtlozi. Postoji nekoliko različitih metoda koje se često koriste, a ja ću vas provesti kroz svaku od njih.

Piezoelektrični senzori

Jedna od najčešće korištenih metoda obrade signala u Vortex mjeračima protoka uključuje korištenje piezoelektričnih senzora. Piezoelektrični materijali stvaraju električni naboj kada su izloženi mehaničkom naprezanju. U Vrtložnom mjeraču protoka, piezoelektrični senzor postavljen je na putanju protoka u blizini strmine. Kako se vrtlozi formiraju i rasipaju, uzrokuju vibriranje senzora, što zauzvrat stvara električni signal.

Taj se električni signal zatim šalje elektronici mjerača protoka na daljnju obradu. Prvi korak u obradi ovog signala je pojačanje. Sirovi signal iz piezoelektričnog senzora obično je prilično slab, pa ga je potrebno pojačati do razine koja se može točno izmjeriti i analizirati.

Nakon pojačanja, signal se filtrira kako bi se uklonio svaki šum ili neželjene frekvencije. Buka može dolaziti iz različitih izvora, kao što su mehaničke vibracije u sustavu cjevovoda ili električne smetnje. Filtriranjem signala možemo izolirati frekvencijsku komponentu koja odgovara frekvenciji rasipanja vrtloga.

Nakon što je signal filtriran, elektronika mjerača protoka koristi algoritam za mjerenje frekvencije za određivanje učestalosti odlijevanja vrtloga. Ta se frekvencija zatim koristi za izračunavanje brzine protoka tekućine, koja se dalje može pretvoriti u volumetrijsku ili masenu brzinu protoka, ovisno o primjeni.

Kapacitivni senzori

Druga metoda obrade signala koja se koristi u nekim Vortex mjeračima protoka temelji se na kapacitivnim senzorima. Kapacitivni senzori rade mjerenjem promjena u kapacitetu. U Vrtložnom mjeraču protoka, kapacitivni senzor dizajniran je za otkrivanje promjena u dielektričnoj konstanti tekućine dok vrtlozi prolaze.

Kako se vrtlozi formiraju i rasipaju, uzrokuju male promjene u gustoći tekućine i tlaku oko senzora. Ove promjene zauzvrat uzrokuju promjenu kapaciteta senzora. Elektronika mjerača protoka mjeri ovu promjenu kapacitivnosti i pretvara je u električni signal.

Slično metodi piezoelektričnog senzora, električni signal iz kapacitivnog senzora se pojačava i filtrira kako bi se uklonio šum. Zatim se mjeri frekvencija signala kako bi se odredila frekvencija odvajanja vrtloga, koja se koristi za izračunavanje brzine protoka.

Digitalna obrada signala (DSP)

Posljednjih godina tehnike digitalne obrade signala (DSP) postale su sve popularnije u Vortex mjeračima protoka. DSP omogućuje implementaciju naprednijih algoritama za obradu signala, koji mogu poboljšati točnost i pouzdanost mjerenja protoka.

Uz DSP, neobrađeni analogni signal iz senzora prvo se pretvara u digitalni signal pomoću analogno-digitalnog pretvarača (ADC). Nakon što je signal u digitalnom obliku, može se obraditi korištenjem raznih algoritama.

Jedna od prednosti DSP-a je njegova sposobnost analize signala u stvarnom vremenu. DSP čip mjerača protoka može kontinuirano pratiti signal i prilagoditi algoritme obrade prema potrebi kako bi se prilagodio promjenama u uvjetima protoka. Na primjer, ako se brzina protoka iznenada poveća ili smanji, DSP može brzo prilagoditi algoritme za filtriranje i mjerenje frekvencije kako bi osigurao točna mjerenja.

DSP također omogućuje implementaciju sofisticiranijih tehnika smanjenja šuma. Analizom frekvencijskog spektra signala, DSP može prepoznati i ukloniti komponente šuma koje je teško filtrirati tradicionalnim analognim metodama.

Usporedba s drugim mjeračima protoka

Vrijedno je usporediti metode obrade signala Vortex mjerača protoka s onima drugih vrsta mjerača protoka, kao što suTurbinski mjerači protokaiLDG elektromagnetski mjerači protoka.

Mjerači protoka turbine rade mjerenjem brzine vrtnje turbinskog kotača postavljenog na putanju protoka. Turbinski kotač je spojen na magnetski senzor ili Hallov senzor, koji generira električni signal proporcionalan brzini vrtnje. Obrada signala u turbinskom mjeraču protoka je relativno jednostavna, uglavnom uključuje pojačanje i mjerenje frekvencije za određivanje brzine protoka.

S druge strane, LDG elektromagnetski mjerači protoka mjere protok na temelju Faradayeva zakona elektromagnetske indukcije. Kada vodljiva tekućina teče kroz magnetsko polje, ona stvara elektromotornu silu (EMS) koja je proporcionalna brzini protoka. Obrada signala u LDG elektromagnetskom mjeraču protoka uključuje pojačavanje i filtriranje EMF signala, a zatim korištenje faktora kalibracije za pretvaranje izmjerenog napona u brzinu protoka.

U usporedbi s ovim drugim mjeračima protoka, Vortex mjerači protoka nude nekoliko prednosti. Nemaju pomičnih dijelova, što znači manje održavanja i dulji vijek trajanja. Također su relativno neosjetljivi na promjene u svojstvima tekućine kao što su viskoznost i gustoća, što ih čini prikladnima za širok raspon primjena.

Primjene i prednosti

Vrtložni mjerači protoka koriste se u raznim industrijama i aplikacijama. U industriji nafte i plina koriste se za mjerenje protoka sirove nafte, prirodnog plina i rafiniranih proizvoda. U kemijskoj industriji koriste se za mjerenje protoka raznih kemikalija i otapala. U industriji proizvodnje električne energije koriste se za mjerenje protoka pare i rashladne vode.

Prednosti korištenja Vortex mjerača protoka su brojne. Nude visoku točnost i ponovljivost, što je bitno za kontrolu procesa i naplatu. Oni su također relativno jednostavni za instaliranje i rukovanje, s minimalnim zahtjevima za ravne cijevi. Osim toga, mogu osigurati pouzdano mjerenje protoka u teškim uvjetima, kao što su visoke temperature i tlakovi.

Zaključak

Zaključno, metode obrade signala Vortex mjerača protoka igraju ključnu ulogu u njihovoj izvedbi i točnosti. Bilo da se radi o upotrebi piezoelektričnih senzora, kapacitivnih senzora ili tehnika digitalne obrade signala, cilj je točno izmjeriti frekvenciju odlijevanja vrtloga i pretvoriti je u pouzdano mjerenje brzine protoka.

Ako ste na tržištu za mjerač protoka i razmišljate o Vortex mjeraču protoka, rado ću razgovarati o vašim specifičnim zahtjevima i pomoći vam da odaberete pravo rješenje za svoju primjenu. Slobodno mi se obratite za više informacija ili za početak rasprave o nabavi.

Reference

• "Priručnik za mjerenje protoka: principi i primjene" Richarda W. Millera
• "Industrijsko mjerenje protoka" Davida W. Spitzera