电磁流量计的励磁方式及特点

发表时间：2017-07-13 17:09:18  浏览次数：748

 电磁流量计的励磁方式即产生一个满足测量要求的恒定均匀磁场的方式，它是电磁流量计的关键技术之一，决定着电磁流量计的抗干扰能力和零点的稳定性，同时，不同的励磁方式也代表着不同时代电磁流量计的特征和技术的进步。

直流励磁

电磁流量计在法拉第时代就采用直流励磁技术，它是利用永磁体或者直流电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，以形成恒定的直流磁场。直流励磁技术具有方法简单可靠、受工频干扰影响很小、流体中的自感现象可以忽略不计等特点。但也存在如下问题：

直流磁场所感应的直流信号电压，容易使流过测量管的电解质液体极化，电极上得到的是极化电压和信号电压的合成信号，极化电压随温度变化发生漂移，极难分离；

随着时间的延长，电极处聚集的离子层不断加厚，引起电极间内阻增加，流量信号减弱，即使电极采用极化电势很小的铂、金等贵重金属或其合金材料，常常也存在微弱的极化电势，同时仪表的制造成本也较高；

直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性问题难以获得很好解决，特别是在小流量测量时，信号放大器的直流稳定度难以保证。

如今直流励磁技术仅在原子能工业中用于电导率极高，而又不产生极化效应的液态金属流量的测量。

交流励磁

交流励磁是20世纪50～80年代的主要励磁方式，它利用工频(50Hz)电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，其主要特点如下：

所产生的磁场为正弦波交变磁场，能够基本上消除电极表面的极化现象，大大降低直流干扰漂移对测量的影响；

流量信号为工频正弦波信号，易于放大处理；

励磁频率高，测量反映迅速，适用于测量浆液和脉动流。

交流励磁也会带来一系列的干扰：

因电磁感应产生的正交干扰，该干扰信号相位比流量信号滞后90°；

励磁信号频率越高，正交干扰越大，并且，正交干扰与流量信号无关，即使流量为零，该干扰依然存在；

电磁感应产生的同相干扰，该干扰信号同时出现在两个电极上，频率和相位与流量信号一致，幅度大小与流量无关，与励磁频率的平方成正比；

由于交流励磁的电磁感应，磁路、测量管和流体将产生涡流损失和磁滞损失，仪器功率损耗增加。

低频矩形波励磁

随着20世纪70年代集成电路和同步采样技术的发展，技术应运而生，直到今天仍然在电磁流量计中广泛使用。为了抑制工频干扰，低频矩形波励磁它的频率通常为工频的偶数分之一(一般为1／2到1／32)，在半个同期内，磁场是一恒定的直流磁场，从整个时间过程看，又是一个交变的磁场，是兼顾直流励磁和交流励磁两者优点的技术，其主要特点有：   

能消除直流励磁引起的极化现象；

能避免正弦波交流信号带来的正交干扰；

能抑制交流磁场在管壁和流体内产生的涡电流；

基本消除分布电容引起的工频干扰。

三值低频矩形波励磁

三值低频矩形波励磁和低频矩形波励磁一样，零点稳定性交好了，但响应速度变慢；另外测量浆液性流体时，会产生浆液噪声，使输出大幅波动，该尖状干扰噪声与励磁频率成反比。

三值低频矩形波励磁技术是在低频矩形波励磁技术的基础上，为了使电磁流量计更稳定而提出的一种励磁技术，其最大的特点就是过零时动态校正零点，有效地消除了流量信号的零点噪声，因而具有更优良的零点稳定性。三值低频矩形波励磁频率一般采用工频的1／8，通过正一零一负一零的周期性采样和处理，消除了零点噪声、工频干扰、极化电势等，同时进一步降低励磁功耗，使电磁流量测量仪更小型化。

高频矩形波励磁

针对浆液流体测量和高速响应性，应用高速控制、采样和存储技术，部分厂家研制出相对于低频(1／8～1／32的工频)的高频矩形波励磁，励磁频率一般在100Hz左右，医学上测量人体的血液流量测量仪可达400Hz，通过数据采集和软件处理来消除尖状干扰噪声，以改善浆液测量和高速响应的性能。高速矩形波励磁会失掉一些低频矩形波励磁的零点稳定性，只能适合特定的场合，同时，高频励磁引起传感器磁路的涡流损失和磁滞损失增加，因此磁性材料选择和磁路结构设计要求要高一些。

双频矩形波励磁

1988年7月，日本横河北辰电机株式会社在总结各种励磁技术特点的基础上，研究开发了一种高、低频矩形波调制波的励磁方式即双频矩形波励磁，它是低频矩形波励磁和高频矩形波励磁的结合，通常低频励磁频率为6.25Hz(工频的1／8)，它有助于提高零点的稳定性：高频励磁频率为75Hz，高频励磁降低了浆液产生的极化电压，减小输出抖动，因此双频矩形波励磁既有稳定的零点和优良的测试精度，又有很强的抗浆液噪声能力、响应速度快等优点。