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電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式及特點(diǎn)
發(fā)表時(shí)間：2017-07-13 17:09:18 瀏覽次數(shù)：766
?電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式即產(chǎn)生一個(gè)滿足測量要求的恒定均勻磁場的方式，它是電磁流量計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一，決定著電磁流量計(jì)的抗干擾能力和零點(diǎn)的穩(wěn)定性，同時(shí)，不同的勵(lì)磁方式也代表著不同時(shí)代電磁流量計(jì)的特征和技術(shù)的進(jìn)步。
直流勵(lì)磁
電磁流量計(jì)在法拉第時(shí)代就采用直流勵(lì)磁技術(shù)，它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，以形成恒定的直流磁場。直流勵(lì)磁技術(shù)具有方法簡單可靠、受工頻干擾影響很小、流體中的自感現(xiàn)象可以忽略不計(jì)等特點(diǎn)。但也存在如下問題：
直流磁場所感應(yīng)的直流信號電壓，容易使流過測量管的電解質(zhì)液體極化，電極上得到的是極化電壓和信號電壓的合成信號，極化電壓隨溫度變化發(fā)生漂移，極難分離；
隨著時(shí)間的延長，電極處聚集的離子層不斷加厚，引起電極間內(nèi)阻增加，流量信號減弱，即使電極采用極化電勢很小的鉑、金等貴重金屬或其合金材料，常常也存在微弱的極化電勢，同時(shí)儀表的制造成本也較高；
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解決，特別是在小流量測量時(shí)，信號放大器的直流穩(wěn)定度難以保證。
如今直流勵(lì)磁技術(shù)僅在原子能工業(yè)中用于電導(dǎo)率極高，而又不產(chǎn)生極化效應(yīng)的液態(tài)金屬流量的測量。
交流勵(lì)磁
交流勵(lì)磁是20世紀(jì)50～80年代的主要?jiǎng)?lì)磁方式，它利用工頻(50Hz)電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電，其主要特點(diǎn)如下：
所產(chǎn)生的磁場為正弦波交變磁場，能夠基本上消除電極表面的極化現(xiàn)象，大大降低直流干擾漂移對測量的影響；
流量信號為工頻正弦波信號，易于放大處理；
勵(lì)磁頻率高，測量反映迅速，適用于測量漿液和脈動(dòng)流。
交流勵(lì)磁也會帶來一系列的干擾：
因電磁感應(yīng)產(chǎn)生的正交干擾，該干擾信號相位比流量信號滯后90°；
勵(lì)磁信號頻率越高，正交干擾越大，并且，正交干擾與流量信號無關(guān)，即使流量為零，該干擾依然存在；
電磁感應(yīng)產(chǎn)生的同相干擾，該干擾信號同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)電極上，頻率和相位與流量信號一致，幅度大小與流量無關(guān)，與勵(lì)磁頻率的平方成正比；
由于交流勵(lì)磁的電磁感應(yīng)，磁路、測量管和流體將產(chǎn)生渦流損失和磁滯損失，儀器功率損耗增加。
低頻矩形波勵(lì)磁
隨著20世紀(jì)70年代集成電路和同步采樣技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，直到今天仍然在電磁流量計(jì)中廣泛使用。為了抑制工頻干擾，低頻矩形波勵(lì)磁它的頻率通常為工頻的偶數(shù)分之一(一般為1／2到1／32)，在半個(gè)同期內(nèi)，磁場是一恒定的直流磁場，從整個(gè)時(shí)間過程看，又是一個(gè)交變的磁場，是兼顧直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁兩者優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)，其主要特點(diǎn)有：???
能消除直流勵(lì)磁引起的極化現(xiàn)象；
能避免正弦波交流信號帶來的正交干擾；
能抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)產(chǎn)生的渦電流；
基本消除分布電容引起的工頻干擾。
三值低頻矩形波勵(lì)磁
三值低頻矩形波勵(lì)磁和低頻矩形波勵(lì)磁一樣，零點(diǎn)穩(wěn)定性交好了，但響應(yīng)速度變慢；另外測量漿液性流體時(shí)，會產(chǎn)生漿液噪聲，使輸出大幅波動(dòng)，該尖狀干擾噪聲與勵(lì)磁頻率成反比。
三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)是在低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了使電磁流量計(jì)更穩(wěn)定而提出的一種勵(lì)磁技術(shù)，其最大的特點(diǎn)就是過零時(shí)動(dòng)態(tài)校正零點(diǎn)，有效地消除了流量信號的零點(diǎn)噪聲，因而具有更優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性。三值低頻矩形波勵(lì)磁頻率一般采用工頻的1／8，通過正一零一負(fù)一零的周期性采樣和處理，消除了零點(diǎn)噪聲、工頻干擾、極化電勢等，同時(shí)進(jìn)一步降低勵(lì)磁功耗，使電磁流量測量儀更小型化。
高頻矩形波勵(lì)磁
針對漿液流體測量和高速響應(yīng)性，應(yīng)用高速控制、采樣和存儲技術(shù)，部分廠家研制出相對于低頻(1／8～1／32的工頻)的高頻矩形波勵(lì)磁，勵(lì)磁頻率一般在100Hz左右，醫(yī)學(xué)上測量人體的血液流量測量儀可達(dá)400Hz，通過數(shù)據(jù)采集和軟件處理來消除尖狀干擾噪聲，以改善漿液測量和高速響應(yīng)的性能。高速矩形波勵(lì)磁會失掉一些低頻矩形波勵(lì)磁的零點(diǎn)穩(wěn)定性，只能適合特定的場合，同時(shí)，高頻勵(lì)磁引起傳感器磁路的渦流損失和磁滯損失增加，因此磁性材料選擇和磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求要高一些。
雙頻矩形波勵(lì)磁
1988年7月，日本橫河北辰電機(jī)株式會社在總結(jié)各種勵(lì)磁技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了一種高、低頻矩形波調(diào)制波的勵(lì)磁方式即雙頻矩形波勵(lì)磁，它是低頻矩形波勵(lì)磁和高頻矩形波勵(lì)磁的結(jié)合，通常低頻勵(lì)磁頻率為6.25Hz(工頻的1／8)，它有助于提高零點(diǎn)的穩(wěn)定性：高頻勵(lì)磁頻率為75Hz，高頻勵(lì)磁降低了漿液產(chǎn)生的極化電壓，減小輸出抖動(dòng)，因此雙頻矩形波勵(lì)磁既有穩(wěn)定的零點(diǎn)和優(yōu)良的測試精度，又有很強(qiáng)的抗?jié){液噪聲能力、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
