双激励电磁流量计的研究
双激励电磁流量计的研究
摘要：在对电磁流量计技术的不断研究中认识到，电磁流量计传感器具有电极与导电流体间的*关系，可以引入一个电压激励下的新的阻抗分压测量关系，使电磁流量计传感器在磁场与电压两种激励下以交替方式工作，组成两个参数的测量关系，形成一种新型的双激励电磁流量计。
关键词：电磁流量计双激励电压激励
1引言
基于法拉第电磁感应定律的电磁流量计是一种测量精度高、应用范围广的流量仪表。因其*的高精度、高稳定性、快响应、小型化等性能特点，已成为流量测量技术中使用泛、产品附加值的流量仪表之一，是冶金、电力、石化、食品、医药和环保等工业过程中最重要的自动化仪表之一，在国民经济中占有重要的地位。
在对电磁流量计技术的不断研究中认识到，电磁流量计传感器具有电极与导电流体间的*关系，可以引入一个电压激励下的新的阻抗分压测量关系，使电磁流量计传感器在磁场与电压两种激励下已交替方式工作，组成两个参数的测量关系，形成一种新型
浙江省科研计划（项目编号：2007C21055）
的双激励电磁流量计。双激励电磁流量计在原理与技术上具有解决低电导率流体流量和非满管流量的测量困难。双激励电磁流量计技术将成为电磁流量计技术的新的发展空间。
2双激励技术的研究
目前电磁流量计传感器是让导电性流体在磁场激励下流动，它的两个测量电极间的感应电势E与被测流体的平均流速V有如下关系：
=（1）式中：K为传感器系数；D为测量管道的等效直径；B为励磁线圈产生的磁场激励强度。如果按图1电磁流量计仪表的基本工作原理关系，U是信号放大器的输出，A是信号放大器的放大倍
UAZZEZ22100##=+，EKDBV###=对应的流速测量方程：VZZZKU22S010##=+，KAKDB1S###=当2Z0远大于流体的内阻Z1，KS不变时，有理想流速测量方程：VKUS#=式中KS是电磁流量计仪表的系数常数。显然，在式（2）中，方程右边每一项的变化都会引起仪表测量值U的改变。因此，目前的电磁流量计信号检测与处理方法都基于两个技术前提：
（1）假设信号放大器输入阻抗2Z0远大于流体的内阻Z1；
（2）KS不变，即认为传感器系数K、磁场强度B、管道直径D和信号放大器增益A不变。通过基本的理论分析和实验验证表明，双激励方式下的两个测量关系可以得出与流体和信号放大器阻抗无关的流速测量方程，并可得出流体阻抗（电导率）测量方程。这两个测量方程使双激励电磁流量计在原理与技术上具有解决低电导率流体流量和非满管流量的测量困难。在技术上，电压激励可以以串联和并联两种方式与传感器电极及其流体组成测量回路。图2是串联方式的双激励电磁流量计结构原理框图。图2中B是可控的磁场激励，e2是可控的电压激励。采用两个电压激励e2可以在一个电压激励周期中产生正负两个电压激励，以消除电极极化问题。双激励电磁流量计的基本实现方法是分时进行定值磁场激励B（使e2=0）和定值电压激励e2（使B=0），在信号放大器的输出U可得到感应电势E的分压测量值UB和电压激励e2的分压测量值Ue。如果信号放大器的输入阻抗是2Z0，传感器电极两端的流体阻抗是Z1，信号放大器系数是A。若电压激励e2的内阻可忽略，对于口径为D的传感器在定值磁场激励B下的感应电势E=K×D×B×V，则流体平均流速为V时分压测量值UB为：UAZZKDBVZ22B100####=+磁场激励B=0时的电压激励e2的分压测量值Ue为：UAZZeZ222e1020###=+这里，双激励电磁流量计可以和一般电磁流量计一样，采用正负磁场激励和正负电压激励的工作方式来消除电极极化问题。在没有电极极化时，双激励电磁流量计在几十ms间的两种激励切换，磁场激励B和电压激励e2分别作用时流体阻抗和信号放大器阻抗是几乎不变的。这样，联立式（5）和式（6）就可得出与流体阻抗无关的流体平均流速值：VKUUSeB#=，KKDBe2S2###=同时，有流体阻抗值：ZUeAUZ22ee120###=-（3）（2）（4）图2串联方式的双激励电磁流量计B V E传感器e2 e2磁场激励控制电压激励控制信号放大器A UZ0 Z0（5）（6）（7）（8）对应有流体电导率S：
=（9）式中C是把电磁流量计传感器作为测量电导池时的等效电导池系数。
上述分析表明，双激励电磁流量计在原理上具有两个特点：
（1）可得出与流体和信号放大器阻抗无关的流速测量方程；（2）可得出流体阻抗（或电导率）测量方程。同样，双激励电磁流量计也可用并联式结构实现。并联式也有相似的流速测量方程和流体阻抗（或电导率）测量方程计算关系。
3总结
双激励智能型电磁流量计测量流体电导率值的分析研究与检测方法，解决低电导率流体的高内阻值会改变感应电势在信号放大器内阻的分压值这一影响测量流体流速值的难题，实现双激励电磁流量计对低电导率流体流量测量；将双激励电磁流量计的液位测量值、流体感应电势测量值与水力学的相关理论结合起来，从理论和实验中研究液位测量值、流体感应电势测量值与非满管截面平均流速的关系，实现双激励电磁流量计的非满管流量测量技术。
作者简介：孙向东，在读博士研究生，高级工程师，主要从事智能流量计的研究。--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
