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閱讀：205發(fā)布時(shí)間：2021-12-3
勵磁系統(tǒng)是電磁流量計(jì)重要的核心部分，因?yàn)榇艌龅男问街苯記Q定了液體所感生的流量信號特征。工作磁場的精度直接決定了電磁流量計(jì)的誤差。當(dāng)勵磁電源波動或者勵磁繞組由于溫升而使其電阻變大時(shí)，導(dǎo)致磁場大小出現(xiàn)偏差，電磁流量計(jì)的誤差變大。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，對勵磁電流的精確控制已經(jīng)很容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，半導(dǎo)體開關(guān)器件的性能不斷提升，新型勵磁電路的效率越來越高，而體積重量則越來越小。電磁流量計(jì)的抗*力、測量精度都與磁場的形式有很大關(guān)聯(lián)。勵磁技術(shù)主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向。
1、直流勵磁
采用直流勵磁時(shí)，被測液體流經(jīng)的磁場恒定不變，其優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)造簡單可靠，受交流信號干擾小。但是，由于電極輸出的流量信號和電極極化電壓混疊在一起，而且二者均為直流信號，使得該干擾很難從流量信號中剝離出來，同時(shí)極化干擾電壓隨著流體介質(zhì)的流動狀態(tài)和液體溫度的改變而變化。另外，電極上感生電動勢是直流性質(zhì)，導(dǎo)致被測流體中正負(fù)電荷的定向移動，隨著電極附近離子的不斷聚集，最終使傳感器自身內(nèi)阻增大，影響其測量的準(zhǔn)確性[3]。
金屬液體中不存在電解質(zhì)液體的極化問題且電導(dǎo)率很高，對直流勵磁非常有利。直流勵磁適用于測量特殊的液態(tài)金屬。
2、工頻正弦波勵磁
采用工頻正弦勵磁時(shí)，直接使用50 Hz(或60 Hz)的工頻市電勵磁[5]，其優(yōu)點(diǎn)是流量信號為交流性質(zhì)，能夠有效削弱極化的不良作用，降低電極間等效內(nèi)阻對測量的不良影響。交流勵磁電路非常簡單，便于提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，提高測量準(zhǔn)確度。
交流的工作磁場始終在變化，導(dǎo)致其產(chǎn)生嚴(yán)重的正交干擾和同相干擾，此外還存在電磁感應(yīng)渦流效應(yīng)、靜電感應(yīng)、雜散電流等干擾因素，疊加在流量信號中難以去除。
3、高頻正弦波勵磁
非接觸式的電容式電磁流量計(jì)為降低耦合電容的容抗，增加輸出流量信號電壓幅值，所以需要將勵磁頻率提高到幾百赫茲甚至幾千赫茲。被測液體感生電動勢的頻率和信號幅值都有所提高，有利于轉(zhuǎn)換器提高信噪比。但是，正弦波勵磁所固有的微分干擾和同相干擾，仍然對轉(zhuǎn)換器零點(diǎn)穩(wěn)定性有一定的影響[7]。
4、矩形波勵磁
矩形波勵磁同時(shí)具備直流勵磁和交流勵磁的優(yōu)點(diǎn)，即直流勵磁無正交干擾和同相干擾，而交流勵磁的極化干擾小[8]。由于產(chǎn)生正交干擾和同相干擾的根本原因是工作磁場變化過程，如果工作磁場轉(zhuǎn)換過程足夠快，而且工作磁場保持穩(wěn)定的采樣時(shí)間窗口足夠長，從而避免正交干擾和同相干擾的不良影響，對流量信號進(jìn)行提取分析，以顯著提高轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)穩(wěn)定性。
矩形波勵磁又有兩種不同的工作方式，即低頻矩形波勵磁和高頻矩形波勵磁。低頻矩形波勵磁雖然能夠有效地降低各種干擾，但其勵磁周期較長，最終降低了傳感器的響應(yīng)速度，該方法只適用于流速變化緩慢的液體。高頻矩形波勵磁的響應(yīng)速度快，但隨之而來的感應(yīng)干擾問題，導(dǎo)致其精度沒有低頻矩形波勵磁高。
5、雙頻勵磁
雙頻勵磁方式是一種高、低頻矩形波調(diào)制波的勵磁方式，其中低頻勵磁是為幫助提高信號放大電路的零點(diǎn)穩(wěn)定性，而高頻勵磁能降低電極在被測液體介質(zhì)中所產(chǎn)生的極化電壓，減小流量信號中的波動，同時(shí)還能提高測量的響應(yīng)速度。但其輸出流量信號包括兩種頻率特征，后續(xù)處理過于復(fù)雜，進(jìn)而制約了它的發(fā)展和推廣。
電磁流量計(jì)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中有著的地位，因此電磁流量計(jì)的勵磁技術(shù)也將伴隨著相關(guān)新材料、新工藝以及新的理論和方法的出現(xiàn)，不斷克服各種技術(shù)瓶頸和障礙，進(jìn)一步提高電磁流量計(jì)的測量精度，拓寬測量范圍。
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