تطبيق ومعالجة إشارات مقياس تدفق الكتلة

ازداد الاهتمام بأجهزة قياس تدفق الكتلة بشكل مطرد خلال العقد الماضي. وتُستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في صناعات الأغذية والمشروبات والكيماويات والأدوية والنفط والغاز الطبيعي وغيرها. ومع ازدياد الاهتمام، يشهد أداء هذه الأجهزة تطورًا مستمرًا. وتتمثل أهم مزاياها في قدرتها على قياس تدفق الكتلة مباشرةً، بينما تقتصر الأجهزة الأخرى على قياس تدفق الحجم فقط. كما أن دقتها العالية ونطاقها الواسع وإمكانية تكرارها تُعدّ من الأسباب الرئيسية لتطبيقاتها الواسعة وتطورها السريع في المجال الصناعي.

تُولّد دائرة تشغيل مقياس تدفق الكتلة نبضة تشغيل محددة لجعل الأنبوب يهتز بسعة معينة. عند تغير خصائص السائل، يجب أن تستجيب دائرة التشغيل بسرعة. على سبيل المثال، عند اختلاط فقاعات الهواء بالسائل، يزداد التخميد بسرعة، مما يتطلب من النظام توفير طاقة إثارة أكبر بسرعة لضمان سعة تذبذب مستقرة. يجب أن يكون تردد الإثارة متوافقًا مع تردد الرنين للنظام، مما يتطلب من دائرة التشغيل التحكم ليس فقط في سعة التذبذب، بل أيضًا في تردد التذبذب. يُعدّ أداء الاستجابة الديناميكية لمقياس تدفق الكتلة عاملاً بالغ الأهمية في بعض التطبيقات، مثل عمليات التحكم السريعة، وتقلبات التدفق الدورية، والري السريع للدفعات.

يستقبل المستشعر إشارة جيبية ضعيفة، والتي تحتاج إلى تضخيم قبل معالجة المعلومات الإضافية. يجب أن يكون للمضخم المستخدم نطاق ترددي كبير لتقليل خطأ نقطة الصفر الإضافي. في قياس فرق الطور لمقياس تدفق الكتلة من نوع كوريوليس ، تُنفذ طريقة قياس نسبة السعة وطريقة القياس المباشر لفرق التوقيت بشكل أساسي بواسطة الدوائر التناظرية، والتي يمكن تسميتها تناظرية. تتميز الدوائر التناظرية بأنها أقل استقرارًا، وتتأثر بسهولة بعوامل مثل درجة الحرارة المحيطة، مما يؤثر في النهاية على دقة قياسها. باستخدام خوارزمية تحويل فورييه، مدعومة بتقنية الحلقة المغلقة الطورية، باستخدام رقائق تناظرية/رقمية ثنائية القناة عالية السرعة والدقة لأخذ عينات من إشارتي المستشعر بشكل متزامن. باستخدام معالج الإشارات الرقمية DSP كنواة التشغيل، يتم حساب فرق الطور وتردد الإشارتين في الوقت الفعلي، وذلك للحصول على معلومات مثل معدل تدفق الكتلة وكثافة السائل، وتحقيق التحويل من التناظري إلى الرقمي. بالمقارنة مع التناظري التقليدي، يتم تقليل تأثير الدائرة التناظرية على قياس فرق الطور. يتم استخدام خوارزمية فورييه لتحويل الإشارة من مجال الوقت إلى مجال التردد لتحليل الطيف، والتي يمكنها تحليل الإشارة ومعالجتها بشكل أكثر دقة وفعالية وسرعة، وقمع تداخل التوافقيات عالية الترتيب والضوضاء بشكل فعال، وتحسين فرق الطور ودقة قياس التردد، وبالتالي تحسين دقة قياس مقياس تدفق الكتلة.

مزايا مقاييس تدفق الكتلة

1) تم حل مشاكل مقاومة التآكل، ومضادة للتلوث، ومقاومة للانفجار، ومقاومة للتآكل وغيرها من المشاكل بشكل مرضي، لذلك يمكنه قياس مجموعة واسعة من الوسائط، مثل المنتجات النفطية، والوسائط الكيميائية، والسائل الأسود لصناعة الورق، والطين، والغاز، والسوائل من الجسيمات الصلبة والأشياء شديدة اللزوجة.

2) لا توجد عوائق في خط الأنابيب، ولا أجزاء متحركة، وعوامل فشل أقل، وسهولة التنظيف والصيانة والإصلاح.

٣) سهولة التركيب، حيث يمكن تعديل اتجاهي مدخل ومخرج أنابيب الاستشعار بأحجام مختلفة حسب الرغبة. التركيب: سهل التعديل والاستخدام، دون الحاجة إلى ضبط أقسام الأنابيب المستقيمة للمدخل والمخرج.

4) من الأسهل قياس السوائل متعددة المراحل.

5) القياس متعدد المعلمات، في حين يمكن الحصول على قياس تدفق الكتلة، وتدفق الحجم، ودرجة الحرارة والكثافة في نفس الوقت؛ فهو غير حساس للتأثير على الكميات، مثل الضغط، ودرجة الحرارة، والكثافة واللزوجة، وتوزيع سرعة التدفق.

لمزيد من المعرفة حول مبدأ مقياس تدفق الكتلة كوريوليس ، نرحب بالقراءة؛

لمزيد من المعرفة حول مزايا وعيوب مقياس تدفق الكتلة ، نرحب بالقراءة؛