造纸厂排放检测化工污水流量计选型的电路设计方案

针对测量精度低、传感探头易腐蚀、测试结果不稳定等问题。提出了一种适用于造纸厂污水管道流量测量的化学污水流量计的电路设计方法。经过测试分析，发现用最小二乘法拟合化工污水流量计的测量数据时，当可测流量范围控制在0 ~ 150ms-1时，数据值的非线性误差范围在0.5%以内。表明污水管道用化学污水流量计的选型技术指标已处于国内外同类产品的领先水平。

化工污水流量计因其测量灵活方便、灵敏度高，在工业上常用于测量各种流体的流量，如水流量、纸浆流量等介质。在各种造纸厂中，污水的排放流量是通过浆液流量和其他介质来测量的。在各种造纸厂污水排放流量的测量中，化学污水流量计的选择被广泛使用。在实际应用中，化工污水流量计的选择被广泛采用。在实际应用中也存在一些缺点，例如传感探头易受腐蚀，测试结果显示出一些缺点，如传感探头易受腐蚀，测试结果不稳定，传输信号易受外部磁场干扰等。

针对这些问题，本文提出了一种适用于测量造纸污水管道中污水流量的化学污水流量计选择电路。利用它将污水流量控制在0 ~ 150 m0 ~ 150 mS-1范围内，用最小二乘法拟合得到的测量数据，用最小二乘法拟合确定的测量数据，判断数值误差范围。

1.1设计理念

本次化工污水流量计选型设计的目的是满足小口径化工污水流量计选型设计的要求，即满足直径小于100英寸的直通管道中流速的测量。探头需要流线型，小巧灵活，易于安装。当探针插入时，对流体的影响可以忽略不计，这近似地被认为是无穿透，并且近似地被认为是无流动状态。通过充分调研和参考国内外同类产品的扼流状态。通过充分调研，参考国内外同类产品的技术性能指标，在直径为100mm的铁管或PVC塑料管中进行试验，通过现场流量逐点分布测量，获得不同条件下的多组平均流量。获得的数据是在不同条件下取多组平均流量，用最小二乘法拟合得到的数据。利用计算机模拟确定回归方程系数，然后测量不同条件下的流量。

1.2化学污水流量计的选择原则

化工污水流量计的选择原则是基于电磁感应定律。当导电流体流经化学污水流量计的选定磁场时，在垂直于流速和磁场的方向上会产生与平均流速成比例的感应电动势。

如图1所示，一对励磁线圈在某一时刻产生的磁感应强度b向上，流入液体的速度为v，管的直径为d，两极之间的距离为le，两极之间的电动势与磁感应强度b、流速v和两极之间的距离Le成正比，即：

=kBvLe (1)

其中k为比例系数。流速是一个比例因子。流速Qv和管道直径d之间的关系为：

Qv=(D/2)2v (2)

所以流动

其中k是与管径d和两极距离Le有关的常数。感应电动势不受流体温度、压力、密度和电导率(高于一定阈值)变化的影响。因此，化工污水流量计的选择在各种类型的流量计中具有很强的明显优势，在各种类型的流量计中具有很强的明显优势和广泛的适用性。

1.3系统硬件部分

1.3.1框图

设备采用模块(设备采用模块(STM32F217STM32F217)控制电磁流量)控制化学污水流量计的选择，包括产生激励脉冲方波信号和接收从探头表的工作。包括产生激励脉冲方波信号，接收来自探头的反映流量的微弱电信号，输出反映流量的微弱电信号，输出4 ~ 20mA电流信号给指示仪表。模块配有指示仪表的各种接口电路电流信号，以及各种接口电路(RS232、高速USB接口等)。)。设备包括：接口等。)。该装置包括IC1单片机、IC2前置放大器、IC3A/DIC3A/D转换器、IC4电压电流转换模块、IC5励磁线圈驱动模块电路、IC6电压转换模块、电压转换模块、USB快速接口电路、以及由IC9芯片和外围组件组成的RS232接口。电路如盒端口。框图如图2所示。

1.3.2传感器

传感器采用流线型设计，要求表面做工精细。传感器要求表面做工精致，保证在畅通无阻的流动状态下工作，从而保证测量的精度。探头外壳采用1英寸不锈钢管，励磁线用缠绕在软磁钢芯上的0.06mm铜线包裹。铜线缠绕后缠绕在软磁钢芯上，密封在流线型半球内，密封在带有流线型半球的ABS塑料外壳内，外壳上镶嵌有一对与励磁线圈相连的不锈钢电极。为了避免探头中感应发射信号造成的干扰，信号传输导线和电极导线被完全屏蔽。

1.3.3单片机控制电路

IC1(STM32F217)单片机处理电路采用先进的Cortex-M4内核，浮点运算能力强，内核运行速度快，DSP处理指令功能强大，存储空间更大(1M片内闪存，196K嵌入式SRAM)，外部存储器接口FSMC灵活。还具有多种外设接口(摄像头接口、高速USB接口、更快通讯接口、温度传感器接口等)。)，可以完成FFT，各种滤波器，信号，压缩，识别处理。具有多总线并行处理能力，信号压缩和识别处理。具有多总线并行处理能力，输入外置以太网，高速USB，双向通用DMA；在输出音频信号的同时，还可以驱动液晶屏。设计的音频信号也可以驱动液晶屏。设计的芯片电路具有超低功耗。当主频率为168MHz时，工作电流为38.6mA。

1.3.4特殊电路设计

(1)激励信号和驱动电路

由于探头尺寸小，产生的激励电流很弱。为了处理这种信号，后续放大电路应该足够高以处理这种信号，并且后续放大电路应该具有足够高的输入阻抗和大的增益以确保传感器的灵敏度。为了防止通讯和抗干扰；为防止50Hz交流工频干扰，选用方波电流作为激励电流，其频率为12.5Hz，为工频的1/4，可有效抑制工频干扰。激励信号在单片机内部产生，从第一个激励信号开始，12.5赫兹方波信号从引脚26输出，驱动模块电路的方波信号连接到激励线圈，驱动模块电路IC5(LMD18200T LMD18200T)的3引脚信号连接到激励线圈。其内部使用引脚信号，内部使用H桥驱动，向其桥驱动发送激励电流，向其两个引脚和18200t发送激励电流。激励线圈L上形成20 ~ 30 mA的方波电流，与控制方波电压同步。流体被移动以切断与控制方波电压同步的波电流。流体运动切割磁力线产生的方波电压与激励电流完全同步，磁力线产生的方波电压与激励电流完全同步，也便于接收放大电路中信号的同步解调。电路如图3所示。

(2)传感器放大电路

IC2(SL28617)放大器用于放大传感器发送的反映流量的电压信号。在图中，Rin和Rfb是用来改变运算放大器增益的电阻。改变运算放大器增益的电阻。S1是激励信号源，R17和R18是输入偏置电阻，运算放大器是输入偏置电阻。运算放大器的管脚9和16分别连接到电源5v。连接到运算放大器IC2输出端的IC3(ADS8320 ADS8320)是一个16位高速模数转换器，转换速度高达16kHz/s，连接在接收放大器和A之间。电路是一个三端稳压器。电路如图4所示。

(3)电压至电流模块电路

IC4(AD420)是一个电压电流转换模块，可以将电压信号转换成电流信号输出。输出电流范围为4 ~ 20ma或0 ~ 20ma，后面可以连接模拟指示仪表。后面可以是模拟指示仪表。与其输出端相连的IC10(LM358)是运算放大器，可将输出电流转换为电压输出，电压输出范围可转换为电压输出，电压输出范围为0 ~ 10v。电路如图5所示。

(4)USB快速接口和RS232接口电路

由Q1、R14、R15、R16、L3、D3、R8和R9等组成的电路。对应单片机，这些部件组成的电路和单片机的对应电路构成USB快速接口电路。快速接口电路。芯片IC9(SP3232EEY)和周围元件构成RS232接口电路。电路如图6所示。

3.结束语

全面介绍了一种用于检测造纸厂排放管道污水流量的智能化学污水流量计选择电路的设计方案、基于污水流量的智能化学污水流量计选择电路的设计方案、测试方法和数据分析模型，具有较强的实用价值。测试方法和数据分析模型具有较强的实用价值。实验在直径为1英寸的聚氯乙烯塑料管中进行，逐点测量场速度分布。得到了不同条件下的几组平均速度。回归方程系统下的平均流速由计算机模拟确定，回归方程系数由计算机模拟确定，然后测量不同条件下的流量值。测试结果分数，然后测量不同状态下的流量值。试验结果分析表明，可测流量范围控制在0 ~ 150mh-1，其非线性误差为0.5%。本化学污水流量计的技术性能选择。该型化学污水流量计的技术性能指标达到了国内外同类产品的先进水平。
文章来源：http://www.sipaiyibiao.com/article/gongsidongtai/1428.html?admin_id=1&t=1602484876

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