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勵磁係(xì)統是電磁流量計重要的核心部分,因為磁(cí)場的形式直接(jiē)決定(dìng)了液體所感生的流量信號特征。工作磁場的精度直(zhí)接決定了(le)電磁流量計的誤差。當勵磁電源波(bō)…
勵磁係統是
電(diàn)磁流量計重要的核心部分,因為磁(cí)場的形式直接決定了液體所感生的流(liú)量信號(hào)特征。工作磁場的精度直接決定了電磁流量(liàng)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,導致磁場(chǎng)大小出現偏差,電(diàn)磁(cí)流量計的誤差變(biàn)大。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,對勵(lì)磁電流的精確控製已經很(hěn)容(róng)易實現。同時,半導體開關器件的性能不斷提升,新型勵磁(cí)電(diàn)路的效率越(yuè)來越高,而體積重量則越來越(yuè)小。電磁流量計的抗幹擾(rǎo)能力、測量精(jīng)度都與磁場的形(xíng)式有很大關(guān)聯。勵磁技術主要有以下幾個發展方向(xiàng)。
電磁流量計選(xuǎn)型時需要考慮哪些問題
1、直流勵磁
采用直流勵磁時,被測液體流經的磁場恒定不變,其優(yōu)點為構造簡單(dān)可靠,受交流信號幹(gàn)擾小。但是,由於電極輸出的(de)流量信號和電極極化電(diàn)壓混(hún)疊在一(yī)起,而且二者(zhě)均為直流信號,使得該幹擾很難從流量信號中剝離(lí)出來,同時極化幹擾電壓隨著流體介質的流動(dòng)狀態和液體溫度的改(gǎi)變而變化。另外,電極上感生電動勢是直流性質,導致被測流體中(zhōng)正負電荷的定向移動(dòng),隨著電極(jí)附近離子(zǐ)的不斷(duàn)聚集,使傳感器自身內阻增(zēng)大,影響其測(cè)量(liàng)的準確性。
金屬液體中(zhōng)不存(cún)在電解質液體(tǐ)的極化問題且電(diàn)導率很高,對直流勵磁非常有利。直流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(gōng)頻市電勵(lì)磁[5],其優點是流量信號為交流性質,能夠有(yǒu)效削弱極化的不良作用(yòng),降低電極間等效內阻對測量的不(bú)良影響。交流勵磁電(diàn)路非常簡單,便於提高磁感應強度,提(tí)高測量(liàng)準確(què)度。
交流的工作磁場始終(zhōng)在變化,導致其產生嚴(yán)重的正交幹擾(rǎo)和同相幹擾,此外還存在電磁感應渦流效應、靜電感應、雜散電流等幹擾因素,疊(dié)加在(zài)流量信號中難以去除。
3、高頻正弦波勵磁
非接觸式(shì)的電容(róng)式電磁流量計為降低耦合電容的容抗(kàng),增加輸出流量信號(hào)電壓幅值,所以需要將勵磁頻率提高到幾百赫茲甚至幾千赫茲。被測液體(tǐ)感生電動勢的頻率和信號幅值都有所提高,有利於轉換器(qì)提高信噪比。但是,正弦波勵磁所固有(yǒu)的微分幹擾和同相幹擾,仍然對轉換器零點(diǎn)穩定性有一定的影響[7]。
4、矩形波勵磁
矩形波勵磁同時具(jù)備直流勵磁和交(jiāo)流勵磁的優點,即直流勵磁無正交幹擾和同相(xiàng)幹擾,而交流勵磁的(de)極化(huà)幹擾小[8]。由於(yú)產生正交幹(gàn)擾和(hé)同相幹擾(rǎo)的根本(běn)原因是工作磁場變化過程,如果工作磁場(chǎng)轉換過程足夠(gòu)快,而且工作磁場保持穩定的采樣時間窗口足夠長(zhǎng),從而避免正交幹擾和同相(xiàng)幹(gàn)擾的不良影響,對流量信號進行提(tí)取分析,以顯著提高轉換器的零點穩定(dìng)性。
矩形波勵磁又(yòu)有兩種不同的工作方(fāng)式,即低頻矩(jǔ)形波勵磁和高頻矩形波勵磁(cí)。低頻矩形波勵磁雖(suī)然(rán)能夠有效地降低各種幹擾,但其(qí)勵磁周(zhōu)期較長,降(jiàng)低了(le)傳感(gǎn)器的響應速度,該方法隻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,但隨之(zhī)而來的感應幹擾問題,導致其精度沒有低頻矩(jǔ)形波(bō)勵磁高。
5、雙頻勵磁
雙頻勵磁方式是一種高、低頻矩形波調製波的勵磁(cí)方式,其中低頻勵磁是為幫助提高信號放(fàng)大電路的(de)零點穩定性,而(ér)高頻勵磁能降低電極在被測液體介質中所產生的極化(huà)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特征,後續處理過於複雜,進而製約了它的發展和推廣。
電磁流量計在工(gōng)農業生產過程中有著無可替代的地位,因此電磁(cí)流量計的勵磁技(jì)術也將伴隨(suí)著(zhe)相關新材料(liào)、新工藝以及新的理論和方法的出現,不斷克服各種技術瓶頸(jǐng)和障(zhàng)礙,進一步提高電磁流量(liàng)計的測量精度,拓寬測量範圍。