電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)
電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)
因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的勵(lì)磁技術(shù)決定了電磁流量傳感器工作磁場(chǎng)的特征，所以勵(lì)磁技術(shù)*與否直接影響到電磁流量計(jì)的檢測(cè)精度。到目前為止，勵(lì)磁技術(shù)主要有如下幾種：
一、直流勵(lì)磁技術(shù)
直流勵(lì)磁技術(shù)是利用永磁體或通過(guò)直流電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電，來(lái)形成恒定的勵(lì)磁磁場(chǎng)，其勵(lì)磁波形如圖2.4 所示。該技術(shù)具有方法簡(jiǎn)單可靠、受工頻干擾影響小、流體中自感現(xiàn)象可忽略不計(jì)等特點(diǎn)。B=B0(常數(shù)) B t 圖2.4 直流勵(lì)磁Fig.2.4 Direct current excitation 目前，直流勵(lì)磁技術(shù)存在的問(wèn)題是直流感應(yīng)電勢(shì)在兩電極表面形成固定的正負(fù)極性，從而引起被測(cè)流體介質(zhì)電解，導(dǎo)致電極表面出現(xiàn)極化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的存在將使由流量信號(hào)感生的電勢(shì)減弱， 電極間等效電阻增大，同時(shí)出現(xiàn)電極極化和電勢(shì)漂移，以至嚴(yán)重影響信號(hào)轉(zhuǎn)換放大部分的工作。其次， 直流勵(lì)磁在電極間所產(chǎn)生的不均衡的電化學(xué)干擾電勢(shì)疊加在直流流量信號(hào)中，不僅無(wú)法消除，而且還隨著時(shí)間、流體介質(zhì)特性以及流體流動(dòng)狀態(tài)等變化而變化。再次，直流放大器的零點(diǎn)漂移、噪聲和穩(wěn)定性等問(wèn)題難以獲得很好解決?；谝陨显?，直流勵(lì)磁技術(shù)目前僅應(yīng)用于導(dǎo)電率*而又不產(chǎn)生極化效應(yīng)的液態(tài)金屬流量測(cè)量中[35,6,9,1416,19]。
二、工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)
工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)是利用工頻50Hz 正弦波電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電，使之形成正弦波勵(lì)磁磁場(chǎng)，其勵(lì)磁波形如圖2.5 所示。其主要特點(diǎn)是能夠基本消除電極表面極化現(xiàn)象，降低電極電化學(xué)電勢(shì)影響和傳感器內(nèi)阻。B=BmSin ωt ω=2πf B t 圖2.5 工頻正弦波勵(lì)磁Fig.2.5 50Hz sine wave excitation 另外，輸出流量信號(hào)仍然是工頻正弦波信號(hào)，易于信號(hào)放大處理。盡管如此，工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)并非，其在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)一系列電磁感應(yīng)干擾和噪聲。首先，電磁感應(yīng)產(chǎn)生正交干擾(又稱為變壓器干擾電勢(shì))。該干擾的幅值與頻率成正比，相位比流量信號(hào)相位滯后90.，且一般又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流量信號(hào)。因此，如何克服正交干擾電勢(shì)的影響是該技術(shù)應(yīng)用的主要難題。其次，由電源電壓幅值和頻率波動(dòng)所產(chǎn)生的電源性干擾。再次，存在電磁感應(yīng)渦流效應(yīng)、靜電感應(yīng)分布電容、雜散電流之間產(chǎn)生的同相干擾。這些干擾電勢(shì)的頻率和工頻*一致，并疊加在流量信號(hào)之中難以消除，以至于電磁流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定。因此，實(shí)際應(yīng)用中必須采用相敏整流、線路補(bǔ)償、自動(dòng)正交抑制等措施，以消除與流量信號(hào)頻率一致的工頻干擾電壓。
三、低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)
低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)是一種介于直流勵(lì)磁和工頻交流勵(lì)磁之間的勵(lì)磁技術(shù)，其勵(lì)磁波形如圖2.6 和2.7 所示。它不僅具有直流勵(lì)磁技術(shù)不產(chǎn)生渦流效應(yīng)、正交干擾、同相干擾等優(yōu)點(diǎn)，還具有工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)不產(chǎn)生極化效應(yīng)、流量信號(hào)便于放大處理等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于勵(lì)磁線圈并非理想電阻， 勵(lì)磁電流在上升和下降階段存在的微分干擾使矩形波前后沿變平坦，而且在測(cè)量漿液等液固兩相導(dǎo)電性流體時(shí)電極表面還會(huì)產(chǎn)生尖峰電勢(shì)干擾。這些缺點(diǎn)限制了該勵(lì)磁技術(shù)的廣泛應(yīng)用。圖2.6 單極性低頻矩形波勵(lì)磁Fig.2.6 Single polarity low frequence rectangle shapped wave excitation 圖2.7 雙極性低頻矩形波勵(lì)磁Fig.2.7 Double polarity low frequence rectangle shapped wave excitation
四、三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)
三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)采用八分之一工頻頻率（6.25Hz）為周期，使勵(lì)磁電流按照正零負(fù)零 正的規(guī)律變化，其勵(lì)磁波形如圖2.8 所示。此項(xiàng)勵(lì)磁技術(shù)特點(diǎn)是能夠在零態(tài)時(shí)自動(dòng)校正零點(diǎn)，具有零點(diǎn)穩(wěn)定的特性。此外，該技術(shù)還可利用微處理器的邏輯判斷功能和運(yùn)算功能解決尖峰干擾電勢(shì)的影響。三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)雖然具有良好的零點(diǎn)穩(wěn)定性，但同樣存在勵(lì)磁電流積分干擾的影響， 且在測(cè)量泥漿、紙漿等含纖維或固體顆粒流體及低導(dǎo)電率流體流量時(shí)表現(xiàn)出明顯不足。固體顆粒擦過(guò)電極表面時(shí)產(chǎn)生的低頻尖峰噪聲和流體流動(dòng)噪聲，往往導(dǎo)致電磁流量計(jì)的輸出擺動(dòng)，甚至影響儀表的正常工作。圖2.8 三值低頻矩形波勵(lì)磁Fig.2.8 Threevalue low frequence rectangle shapped wave encitation
五、雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)
研究分析表明:干擾噪聲具有1/f 的頻譜特征，低頻時(shí)幅值大，高頻時(shí)幅值小。在測(cè)量低導(dǎo)電率液體流量時(shí)，電極電化學(xué)電勢(shì)的定期變化將產(chǎn)生隨著流量增加而頻率增加的隨機(jī)噪聲，即流體流動(dòng)噪聲。這種噪聲同樣具有和尖峰噪聲相類似的1/f 頻譜特性，因此可通過(guò)提高勵(lì)磁頻率的方法降低尖峰噪聲和流體流動(dòng)噪聲對(duì)流量檢測(cè)的影響。為了解決測(cè)量泥漿、紙漿、礦漿等液固兩相導(dǎo)電性流體時(shí)出現(xiàn)的尖峰噪聲干擾，日本橫河北辰電機(jī)株式會(huì)社精心總結(jié)各種勵(lì)磁技術(shù)的特點(diǎn)，于1988 年提出雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)，其勵(lì)磁波形如圖2.9 所示。雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)雖然可以解決尖峰噪聲干擾，但使轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，成本增加，同時(shí)增加了傳感器功耗，不利于節(jié)能。圖2.9 雙頻矩形波勵(lì)磁Fig.2.9 Double frequence rectangle shapped wave excitation 由上面分析可知，傳統(tǒng)正弦波勵(lì)磁的難題是無(wú)法*解決工頻干擾問(wèn)題，同時(shí)其正交干擾與勵(lì)磁頻率成正比，經(jīng)常會(huì)淹沒(méi)流量信號(hào)；低頻方波勵(lì)磁很大程度解決了工頻干擾和正交干擾，但又存在微分干擾的問(wèn)題，同時(shí)仍然存在渦電流的影響；在低頻勵(lì)磁方式上改進(jìn)的三值低頻矩形波勵(lì)磁改善了微分干擾狀況，但不能解決其它一些干擾問(wèn)題。--擴(kuò)展閱讀：開(kāi)封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)開(kāi)封中儀網(wǎng)站：
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