電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)淺析
電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)淺析
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電磁流量計(jì)的發(fā)展經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)五個(gè)時(shí)代。同時(shí)，電磁流量計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)——勵(lì)磁技術(shù)也經(jīng)歷了直流勵(lì)磁、工頻正弦波勵(lì)磁、低頻矩形波勵(lì)磁、低頻三值矩形波勵(lì)磁、雙頻矩形波勵(lì)磁五個(gè)階段?，F(xiàn)在分別做個(gè)介紹。
(1)直流勵(lì)磁圖2．3直流勵(lì)磁示意圖t(S) 如圖2．3所示。直流勵(lì)磁技術(shù)是利用永磁體或者直流電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電，以形成恒定的勵(lì)磁磁場(chǎng)，具有方法簡(jiǎn)單可靠、受工頻干擾影響小以及流體中的自感現(xiàn)象可以忽略不計(jì)等特點(diǎn)。但是，直流勵(lì)磁技術(shù)的問題是直流感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在兩電極表面上形成固定的正負(fù)極性，會(huì)引起被測(cè)流體介質(zhì)電解，導(dǎo)致電極表面極化現(xiàn)象，使感生的流量信號(hào)電勢(shì)減弱，電極問等效電阻增大，同時(shí)出現(xiàn)電極極化電勢(shì)漂移，嚴(yán)重影響信號(hào)處理部分的工作。即使電極采用極化電勢(shì)很小的鉑、金等貴金屬及其合金材料，常常也存在微弱的極化電勢(shì)，同時(shí)儀表的制造成本較高。另外，直流勵(lì)磁在電極間還會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)的電化學(xué)干擾電勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)信號(hào)疊加在直流流量信號(hào)中很難消除，并隨著時(shí)間的變化、流體介質(zhì)特性以及流體流動(dòng)狀態(tài)而變化。此外，直流放大器的零點(diǎn)漂移、噪聲和穩(wěn)定性問題難以獲得很好的解決。特別是在小流量測(cè)量時(shí)，信號(hào)放大器的直流穩(wěn)定度必須在幾分之一微伏之內(nèi)，這樣就限制了直流勵(lì)磁技術(shù)的應(yīng)用范圍。目前直流勵(lì)磁技術(shù)僅在原子能工業(yè)中用于導(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。
(2)工頻正弦波勵(lì)磁：
圖2．4工頻正弦波勵(lì)磁示意圖工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)是利用工頻50Hz的正弦波電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電。其主要特點(diǎn)是能夠基本消除電極表面的極化現(xiàn)象，降低電極電化學(xué)電勢(shì)的影響和傳感器的內(nèi)阻。另外采用工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)，其傳感器輸出流量信號(hào)仍然是工頻正弦波信號(hào)，易于信號(hào)放大處理，而且能夠避免直流放大器存在的實(shí)際困難，勵(lì)磁電源簡(jiǎn)單方便。如圖2．4所示。但是，工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)的采用會(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)生的正交干擾(又稱為變壓器效應(yīng))，其干擾幅值與頻率成正比， 相位比流量信號(hào)滯后90度，而且實(shí)際中又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流量信號(hào)，因此如何克服正交干擾電勢(shì)的影響是正弦波勵(lì)磁技術(shù)的主要難題。其次，工頻正弦波供電電源存在電源電壓幅值和頻率波動(dòng)的影響，產(chǎn)生供電電源性干擾。此外，存在電磁感應(yīng)的渦流效應(yīng)、靜電感應(yīng)的分布電容、雜散電流產(chǎn)生同相干擾，且此干擾電勢(shì)的頻率和工頻*一致，并疊加在流量信號(hào)之中難以消除，以致電磁流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定。雖然可以采用相敏整流、嚴(yán)格的電磁屏蔽和線路補(bǔ)償、電源補(bǔ)償、自動(dòng)正交抑制系統(tǒng)等技術(shù)措施以消除與流量信號(hào)頻率一致的工頻干擾電壓，但由于正交電勢(shì)的幅值比流量信號(hào)電勢(shì)幅值大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，正交抑制系統(tǒng)等抗干擾技術(shù)措施的任何不*，都可能引起一部分正交電勢(shì)轉(zhuǎn)化為同相干擾電勢(shì)， 導(dǎo)致智能型電磁流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定，精度難以提高。
(3)低頻矩形波勵(lì)磁
圖2．5低頻矩形波勵(lì)磁示意圖矩形波勵(lì)磁技術(shù)彌補(bǔ)了直流勵(lì)磁技術(shù)和工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)的缺點(diǎn)，除此之外，它能避免直流放大器零點(diǎn)漂移、噪聲、穩(wěn)定性等問題的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的抗干擾性能，所以矩形波勵(lì)磁技術(shù)在智能電磁流量計(jì)中應(yīng)用的比較廣泛。如圖2．5 所示。
(4)低頻三值矩形波勵(lì)磁
圖2．6低頻三值矩形波勵(lì)磁示意圖低頻三值矩形波勵(lì)磁技術(shù)采用了工頻頻率的八分之一為周期，采用正、零、負(fù)、零、正的循環(huán)規(guī)律變化的勵(lì)磁波形，如圖2．6所示。此項(xiàng)勵(lì)磁技術(shù)的特點(diǎn)是能夠通過零值勵(lì)磁時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)零點(diǎn)校正，進(jìn)一步提高了零點(diǎn)穩(wěn)定性。另外， 通過一個(gè)周期內(nèi)的四次采樣值，近似認(rèn)為極化電勢(shì)恒定，加上運(yùn)用微處理器數(shù)值運(yùn)算就可以消除極化電勢(shì)的影響。
(5)雙頻矩形波勵(lì)磁
圖2．7雙頻矩形波勵(lì)磁示意圖低頻三值矩形波勵(lì)磁技術(shù)雖然具有優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性，但在測(cè)量泥漿、紙漿等含纖維和固體顆粒的液固兩相導(dǎo)電性流體流量時(shí)，固體顆粒擦過電極表面導(dǎo)致電極的接觸電勢(shì)變化，電磁流量傳感器輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)尖峰狀脈沖；在測(cè)量低導(dǎo)電率流體流量時(shí)，電極的電化學(xué)電勢(shì)定期變動(dòng)，產(chǎn)生幅值隨頻率成反比的噪聲(即1／噪聲)，導(dǎo)致低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)輸出搖擺，兩者分別稱為泥漿干擾和流動(dòng)噪聲。
綜合上述分析，要保證電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性，能較準(zhǔn)確地測(cè)量液固兩相導(dǎo)電性流體和低電導(dǎo)率流體的流量，進(jìn)一步降低勵(lì)磁功耗和實(shí)現(xiàn)傳感器小型輕量一體化，采用較高頻率的矩形波勵(lì)磁，犧牲電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性。為了解決零點(diǎn)穩(wěn)定性和響應(yīng)速度、抗力這一突出矛盾，方案是采用雙頻矩形波勵(lì)磁的方法，如圖2．7所示，這樣電磁流量計(jì)既具有低頻矩形波勵(lì)磁的零點(diǎn)穩(wěn)定性較好，又具有高頻矩形波勵(lì)磁降低泥漿干擾和流動(dòng)噪聲的數(shù)量級(jí)， 獲得儀表的快速響應(yīng)速度，同時(shí)也進(jìn)一步降低勵(lì)磁功耗，提高電磁流量傳感器輸出信號(hào)的信噪比。--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問開封中儀網(wǎng)站：
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