电磁流量计励磁技术
电磁流量计励磁技术
因为电磁流量计的励磁技术决定了电磁流量传感器工作磁场的特征，所以励磁技术*与否直接影响到电磁流量计的检测精度。到目前为止，励磁技术主要有如下几种：
一、直流励磁技术
直流励磁技术是利用永磁体或通过直流电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，来形成恒定的励磁磁场，其励磁波形如图2.4 所示。该技术具有方法简单可靠、受工频干扰影响小、流体中自感现象可忽略不计等特点。B=B0(常数) B t 图2.4 直流励磁Fig.2.4 Direct current excitation 目前，直流励磁技术存在的问题是直流感应电势在两电极表面形成固定的正负极性，从而引起被测流体介质电解，导致电极表面出现极化现象。这种现象的存在将使由流量信号感生的电势减弱， 电极间等效电阻增大，同时出现电极极化和电势漂移，以至严重影响信号转换放大部分的工作。其次， 直流励磁在电极间所产生的不均衡的电化学干扰电势叠加在直流流量信号中，不仅无法消除，而且还随着时间、流体介质特性以及流体流动状态等变化而变化。再次，直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性等问题难以获得很好解决。基于以上原因，直流励磁技术目前仅应用于导电率*而又不产生极化效应的液态金属流量测量中[35,6,9,1416,19]。
二、工频正弦波励磁技术
工频正弦波励磁技术是利用工频50Hz 正弦波电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，使之形成正弦波励磁磁场，其励磁波形如图2.5 所示。其主要特点是能够基本消除电极表面极化现象，降低电极电化学电势影响和传感器内阻。B=BmSin ωt ω=2πf B t 图2.5 工频正弦波励磁Fig.2.5 50Hz sine wave excitation 另外，输出流量信号仍然是工频正弦波信号，易于信号放大处理。尽管如此，工频正弦波励磁技术并非，其在实际应用中会带来一系列电磁感应干扰和噪声。首先，电磁感应产生正交干扰(又称为变压器干扰电势)。该干扰的幅值与频率成正比，相位比流量信号相位滞后90.，且一般又远远大于流量信号。因此，如何克服正交干扰电势的影响是该技术应用的主要难题。其次，由电源电压幅值和频率波动所产生的电源性干扰。再次，存在电磁感应涡流效应、静电感应分布电容、杂散电流之间产生的同相干扰。这些干扰电势的频率和工频*一致，并叠加在流量信号之中难以消除，以至于电磁流量计零点不稳定。因此，实际应用中必须采用相敏整流、线路补偿、自动正交抑制等措施，以消除与流量信号频率一致的工频干扰电压。
三、低频矩形波励磁技术
低频矩形波励磁技术是一种介于直流励磁和工频交流励磁之间的励磁技术，其励磁波形如图2.6 和2.7 所示。它不仅具有直流励磁技术不产生涡流效应、正交干扰、同相干扰等优点，还具有工频正弦波励磁技术不产生极化效应、流量信号便于放大处理等优点。然而，由于励磁线圈并非理想电阻， 励磁电流在上升和下降阶段存在的微分干扰使矩形波前后沿变平坦，而且在测量浆液等液固两相导电性流体时电极表面还会产生尖峰电势干扰。这些缺点限制了该励磁技术的广泛应用。图2.6 单极性低频矩形波励磁Fig.2.6 Single polarity low frequence rectangle shapped wave excitation 图2.7 双极性低频矩形波励磁Fig.2.7 Double polarity low frequence rectangle shapped wave excitation
四、三值低频矩形波励磁技术
三值低频矩形波励磁技术采用八分之一工频频率（6.25Hz）为周期，使励磁电流按照正零负零 正的规律变化，其励磁波形如图2.8 所示。此项励磁技术特点是能够在零态时自动校正零点，具有零点稳定的特性。此外，该技术还可利用微处理器的逻辑判断功能和运算功能解决尖峰干扰电势的影响。三值低频矩形波励磁技术虽然具有良好的零点稳定性，但同样存在励磁电流积分干扰的影响， 且在测量泥浆、纸浆等含纤维或固体颗粒流体及低导电率流体流量时表现出明显不足。固体颗粒擦过电极表面时产生的低频尖峰噪声和流体流动噪声，往往导致电磁流量计的输出摆动，甚至影响仪表的正常工作。图2.8 三值低频矩形波励磁Fig.2.8 Threevalue low frequence rectangle shapped wave encitation
五、双频矩形波励磁技术
研究分析表明:干扰噪声具有1/f 的频谱特征，低频时幅值大，高频时幅值小。在测量低导电率液体流量时，电极电化学电势的定期变化将产生随着流量增加而频率增加的随机噪声，即流体流动噪声。这种噪声同样具有和尖峰噪声相类似的1/f 频谱特性，因此可通过提高励磁频率的方法降低尖峰噪声和流体流动噪声对流量检测的影响。为了解决测量泥浆、纸浆、矿浆等液固两相导电性流体时出现的尖峰噪声干扰，日本横河北辰电机株式会社精心总结各种励磁技术的特点，于1988 年提出双频矩形波励磁技术，其励磁波形如图2.9 所示。双频矩形波励磁技术虽然可以解决尖峰噪声干扰，但使转换器结构变得复杂，成本增加，同时增加了传感器功耗，不利于节能。图2.9 双频矩形波励磁Fig.2.9 Double frequence rectangle shapped wave excitation 由上面分析可知，传统正弦波励磁的难题是无法*解决工频干扰问题，同时其正交干扰与励磁频率成正比，经常会淹没流量信号；低频方波励磁很大程度解决了工频干扰和正交干扰，但又存在微分干扰的问题，同时仍然存在涡电流的影响；在低频励磁方式上改进的三值低频矩形波励磁改善了微分干扰状况，但不能解决其它一些干扰问题。--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：
