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勵磁係統是(shì)電磁(cí)流量計重要的核心部分,因為磁場的形式直接(jiē)決定了液體所感生的流量(liàng)信號特征。工作(zuò)磁場的精度直接決定了電磁流量計的誤差。當勵磁電源波(bō)…
勵磁係統是
電(diàn)磁流量計重要(yào)的核心部分,因為磁場的形式直接決定了液體所感生(shēng)的流量信號特征(zhēng)。工作磁場的精度直接決定了電磁流量計的誤差。當勵磁電源波動或者勵磁繞組由於溫升而使其電阻變大時,導致(zhì)磁(cí)場大小出現偏差,電磁流量計的誤差變大。隨著電力(lì)電子技術的(de)快速發展,對勵(lì)磁電流的精確控製已經很容易實(shí)現(xiàn)。同時,半導體開關器件的性能不斷提升,新型勵磁電路(lù)的效率越來越高,而體積重(chóng)量則越來越小。電磁流量計(jì)的抗幹擾能力、測量精度(dù)都與磁場(chǎng)的(de)形式有很(hěn)大關聯。勵磁技(jì)術主要有以下(xià)幾個發展方向(xiàng)。
電磁(cí)流量計選型(xíng)時需要考慮哪些問題
1、直流勵磁
采用直流勵磁時,被測液(yè)體流經的磁(cí)場恒定不變(biàn),其優點(diǎn)為構造簡單可靠,受交流信號幹擾小。但是,由於電(diàn)極輸出的流量信號(hào)和電(diàn)極極化電壓混疊在一起,而且(qiě)二者均(jun1)為直流(liú)信號,使得該幹(gàn)擾很難從流量信號中剝離出來,同時極化幹擾電壓隨(suí)著流體介質的流動狀態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,導(dǎo)致被測流體中正負電(diàn)荷的定向(xiàng)移動,隨著電極附近離子的不斷聚集,使傳感器自身內阻增大,影響(xiǎng)其測量的準確(què)性。
金屬液體中不(bú)存在電(diàn)解質液體的極化問題且電導率很高,對直流勵磁非常有利。直流(liú)勵磁適用於測量特殊的液態金屬。
2、工頻正弦波勵磁
采用工頻正弦勵磁時,直接使用50 Hz(或(huò)60 Hz)的工頻市電勵磁[5],其優點是流量信號為交流性質,能夠有效削弱(ruò)極化的不良作用,降低電極間等效內阻對測量的不良影響。交流勵磁電路(lù)非常簡單,便於提高磁感應強度,提高測量(liàng)準確度。
交流的工作磁(cí)場始終在變化,導致其產生嚴重的正交幹擾和同相幹(gàn)擾,此(cǐ)外(wài)還存在電磁(cí)感(gǎn)應渦流(liú)效應、靜電感應、雜散電(diàn)流等(děng)幹擾因素,疊加在流量信號中難以去除。
3、高(gāo)頻正弦波勵(lì)磁
非接觸式(shì)的(de)電容式電磁流量計為(wéi)降低耦合(hé)電容的容抗,增加輸出流量信號電壓幅值,所以需(xū)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(lǜ)和信號(hào)幅值都有所(suǒ)提高,有利於轉換器提高信噪比。但(dàn)是,正弦波勵磁所固有的微分幹擾(rǎo)和同相幹擾,仍然對轉換(huàn)器(qì)零點穩定性有一定的影響[7]。
4、矩形波勵磁
矩形波勵磁同(tóng)時具備直流勵(lì)磁和交流勵磁的優點,即直流勵磁無正交幹擾和同相幹擾,而交流勵磁的極化幹擾小[8]。由(yóu)於(yú)產生正交幹擾和同相幹擾的根本原因是工作磁場變化過程,如果工作磁場轉換過程足夠快,而且工作磁場保持穩定的采樣時間窗口足夠長,從而避免正交幹擾和同相(xiàng)幹擾的不良(liáng)影響,對流量信號(hào)進行提取(qǔ)分析,以顯著提高(gāo)轉換器的零點穩定性。
矩形波勵磁又有兩種不同的工作方式(shì),即低頻矩形波勵磁和高(gāo)頻矩形波勵磁。低頻矩(jǔ)形(xíng)波勵磁雖然能夠有效地降低各種幹擾,但其勵磁(cí)周(zhōu)期較長,降低了傳感器的響應速度,該方法隻(zhī)適用於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(suí)之而來的感(gǎn)應幹擾問題,導致其(qí)精度沒有低頻矩形波勵磁高。
5、雙頻勵磁
雙頻勵磁(cí)方式是一種高、低頻矩形波調製波的勵磁方式,其(qí)中低頻勵磁是為幫助提高信號放(fàng)大電路(lù)的零點穩定性,而高頻勵磁能降低電極在被測液(yè)體介質(zhì)中所產生的極化電壓,減小流量信(xìn)號中的波動,同時還能提高測量的響應速度。但其輸出流量信號包括兩種頻率(lǜ)特征,後續處理過於複雜,進而製約(yuē)了它的發展和(hé)推廣。
電磁流量計在工農(nóng)業生產過程中有著無可替代的地位,因此電磁流量(liàng)計的(de)勵磁技(jì)術也將伴隨著相關新材料、新工(gōng)藝以(yǐ)及(jí)新的理論和方法的出現,不斷(duàn)克服各種技術瓶頸和(hé)障礙,進一步提高電磁流量計的測量精度(dù),拓寬測量範圍。