恒磁式電磁流量計(jì)極化控制問題的提出
恒磁式電磁流量計(jì)極化控制問題的提出
3．1．1傳感器輸出的流量信號(hào)及干擾
傳感器感應(yīng)產(chǎn)生的流量信號(hào)是電極間的電位差，即一種電壓信號(hào)。實(shí)際上， 由于電磁感應(yīng)、靜電效應(yīng)以及電化學(xué)反應(yīng)等原因，電極輸出的電壓不僅僅是與流體流速成比例的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，也包含了各種干擾成分在內(nèi)【6’251。因此，必須在后續(xù)的信號(hào)放大處理部分予以消除。在實(shí)際的電磁流量計(jì)中，電極輸出信號(hào)的表達(dá)式如下： E：E+idB+轡+巳+吃+％(3-1) l dt dt2 c 4 。式中： E——流速信號(hào)5 牢——磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的正交干擾； 宴——磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的同相干擾； df。巳——共模干擾。％——串模干擾5 ％——零點(diǎn)漂移干擾，包括極化電壓干擾等。在交變勵(lì)磁的電磁流量計(jì)中，正交干擾和同相干擾是由于勵(lì)磁磁場(chǎng)的突變引起的，是交變勵(lì)磁的電磁流量計(jì)的主要干擾。但在磁鋼勵(lì)磁的電磁流量計(jì)中， 磁場(chǎng)方向是恒定的，所以不存在正交干擾和同相干擾，因而可以大大簡(jiǎn)化后續(xù)的信號(hào)處理。共模干擾和串模干擾主要是由于電磁流量計(jì)附近的電磁干擾和靜電干擾產(chǎn)生的，可以通過電磁屏蔽和良好的接地加以抑制【26】。因此，對(duì)于磁鋼勵(lì)磁的電磁流量計(jì)來說，零點(diǎn)漂移干擾是主要干擾，并且以極化電壓干擾為主。
3．1．2恒磁式電磁流量計(jì)的極化電壓
當(dāng)金屬和電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，根據(jù)溶液中離子濃度的不同，可能產(chǎn)生兩種不同的現(xiàn)象：一是溶液中的金屬離子轉(zhuǎn)移到金屬電極上去，使電極帶正電荷； 或者正好相反，金屬電極把陽離子送入溶液，電極本身帶負(fù)電荷。電極表面的電荷從溶液中吸引異號(hào)離子，而排斥同號(hào)離子。因此，存在于這兩相之間的過量電荷的薄層區(qū)域就叫做雙電層。雙電層之間產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，從而在電極流體介質(zhì)間形成一定的電位，存在一定的電位差【271，這就是平常說的極化現(xiàn)象【27。291。電磁流量計(jì)測(cè)量流速時(shí)，金屬電極接觸導(dǎo)電流體，相當(dāng)于兩種不同的介質(zhì)接觸，必然發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，存在極化和雙電層現(xiàn)象，電磁流量計(jì)采集信號(hào)時(shí)， 不可避免地涉及到極化和雙電層的建立和消除問題。而且，極化電壓與電極材料和液體的性質(zhì)有關(guān)，還受到流速和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響，所以，它是一個(gè)很不穩(wěn)定的、具有很大隨機(jī)性的直流電壓。恒磁式電磁流量傳感器采用磁鋼勵(lì)磁，由于磁場(chǎng)方向恒定，使得通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極【301，如圖3．1所示。從而導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，直流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在兩電極表面上形成固定的正負(fù)極性，引起被測(cè)流體介質(zhì)電解，電極表面產(chǎn)生極化現(xiàn)象，形成極化電壓。N S 圖3．1極化電壓的產(chǎn)生機(jī)理
本課題設(shè)計(jì)的恒磁式電磁流量傳感器所產(chǎn)生的極化電壓，在滿管無流速的情況下，示波器所采集的傳感器兩電極上的極化電壓信號(hào)如圖3．2所示。從圖中可以看出，該極化電壓值在200mv左右，圖(a)和圖(b)的測(cè)量時(shí)間相差40分鐘，它們的變化不穩(wěn)定且有隨機(jī)性。(a)電極上的初始極化電壓10即Ⅳ110聃u 12．5憾I l c¨i，I RUT0 l$fli伊t．EI (b)一段時(shí)間后電極上的極化電壓圖3．2傳感器電極上的極化電壓
一般來說，反應(yīng)流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)非常微弱(一般為O．1mv／(1m／s))[31-33】， 是微伏級(jí)的電壓，而極化電壓可以達(dá)到上百毫伏，因此極化電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而且，在電磁流量計(jì)實(shí)際測(cè)量過程中，受實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響， 兩個(gè)電極上疊加了一系列的干擾信號(hào)。此外，極化電壓也會(huì)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響。以上種種因素使得直接從較大的隨機(jī)變化的極化電壓中提取出微弱的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)十分困難。
恒磁式電磁流量傳感器采用永磁體產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)，因而得到的反映流速的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較通電線圈勵(lì)磁的電磁流量傳感器大很多。但是，極化電壓的值仍比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。因此，要從包含較大極化電壓的電極電壓信號(hào)中提取值相對(duì)較小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，極化電壓?jiǎn)栴}是亟需解決的首要問題。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?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，更多信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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