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电磁流量计的五种励磁方式

江苏昊天科技发展有限公司2013年5月27日 17:28 点击:1004

电磁流量计的励磁系统产生传感器所需要的工作磁场,它直接决定了感应电动势的产生, 同时决定了整个系统的测量精度。励磁系统由两部分组成:励磁线圈和励磁电路。励磁线圈的作用是产生工作磁场,两个励磁线圈分别安装在测量管道的上下, 当通上励磁电流后,即可产生磁场。励磁电路的作用是产生励磁线圈的工作电流。励磁电流一般有直流励磁、工频正弦波励磁、低频矩形波励磁、三值低频矩形波励磁、双频矩形波励磁等。

、直流励磁

直流励磁出现的最早,在1951年由荷兰科学家研制成功。直流励磁使用永磁体或给励磁线圈施加直流电来产生固定的磁场。因为它的这些特性,产生了以下问题:感应电动势在两电极表面形成固定正负极,持续作用与被测液体,使其电解,在电极表面产生极化现象,这样会使流量信号的感应电动势变小,信号源内阻变大;同时,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流量信号中,影响测量精度,而且随着时间、被测液体特性以及流体流动状态等变化而变化;再次,直流励磁存在着零点漂移等问题很难解决。它的上述这些问题决定了直流励磁目前主要应用在液态金属测量。

、工频正弦波

工频正弦波励磁的真正实现始于上世纪50年代,它的出现促进了电磁流量计的广泛应用。它利用工频50Hz正弦波电源给励磁线圈供电。工频正弦波基本可以消除电极的极化现象,降低电极电化学现象和传感器内阻; 另外,得到的流量信号也是工频正弦波信号,便于信号处理。然而,它也存在很多缺点:首先是工频干扰问题,同时存在电源电压幅值和频率波动干扰。

、低频矩形波

低频矩形波同时具有直流励磁和工频正弦波励磁的特点,最早由科学家1955年提出。该技术不但继承了直流励磁不产生涡流效应、正交干扰和同相干扰的优点,而且具有工频正弦波励磁基本不产生极化效应,便于放大信号处理的优点,同时避免了直流放大器零点漂移、噪声、稳定性等问题,得到了广泛的应用。

、三值低频矩形波

1983年,三值低频矩形波励磁技术被成功研制出来,它采用工频频率的八分之一为周期,励磁电流按正正变化。它的最大特点是零点自校准,具有更好的零点稳定性。不过由于励磁电流积分干扰的影响,该技术在测量含有颗粒的液体(比如泥浆、纸浆、矿浆等)时表现不足。

、双频矩形波技术

为了解决智能电磁流量计三值低频矩形波励磁不能同时消除低频尖峰噪声、液体流动噪声和零点稳定的矛盾,1988年日本横河电机株式会社提出双频励磁技术来解决含有颗粒的液体(泥浆、纸浆、矿浆等)的测量。不过由于其转换器复杂、成本增加、功耗大,所以并没有得到广泛应用。

综合分析上面各种方式后,可以发现正弦波励磁存在工频干扰和正交干扰,经常淹没流量信号;低频矩形波虽解决了这些问题,但存在微分干扰,同时有涡电流的影响;双频矩形波励磁又太过复杂;三值低频矩形波改善了微分干扰,只是不能应用在某些领域。几种励磁方式各有优缺点,我们可以根据需要确当地选用。

(来源: 江苏昊天科技发展有限公司


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