电磁流量计励磁原理

时间:2020-05-15 09:25:57

1、交流激磁 早期电磁流量计用50Hz工频市电激磁,产生正弦波交变磁场;采用交流激磁的理由是为了避免象用直流激磁时电极表面产生极化现象,但是由于易受市电所引起的与流量信号同相位各种感应噪声的叠加,零点飘移等,现在已渐被低频矩形波激磁所代替。这些叠加的感应噪声是由以下一些原因产生的:

(1)液体中涡电流产生与流量信号同相位噪声,电极污染形成的噪声和零点飘移。

(2)磁回路中铁损偏移了激磁电流与磁场间相位,使原来在信号回路中变压器效应所形成的正交(90℃ )噪声相移,产生同相噪声。

(3)激磁线圈与信号线间以及激磁线圈与流体间的静电感应噪声。

但是交流激磁流量传感器的磁感应强度通常设计得较高,有较大信号电动势(约为1mV每1m/s,矩形波激磁仅0.2~0.3mV)和较高信噪比的优点。此外,在测量固液双相的矿浆等流体时,低频矩形波激磁方式在固体擦过电极表面产生尖峰的浆液噪声,会使输出信号波动,工频交流激磁的EMF则不存在这一缺点。因此国内外还有一些仪表制造厂继续提供工频或其他频率交流激磁的EMF。

2、低频矩形波激磁自1975年低频矩形波激磁方式发表以来,以其功耗小,零点稳定,电极污染影响小等优点,得到很快发展,成为迄今主要激磁方式。低频率矩形波激磁波形有“正-负”二值者,有“正-零-负-零”三值者,三值激磁用无激磁期间的信号改善零点稳定性。流量信号在信号电压基本恒定的区间采样取得。激磁频率为市电的1/2~1/32,常用1/8~1/4之间。小口径仪表用较高频率,大口径仪表用较低频率,由制造厂按所用传感器口径来设定。国外也有可由用户设定频率的仪表,例如商业名为“可编程控储存(Programmable Keyed Storage)电磁流量计”。

矩形波激磁的EMF在磁场变化所产生的感应磁通微分噪声,可在激磁周期后期噪声衰减区间采样,清除涡电流磁通微分噪声成分的变化。叠加到信号电压的工频感应噪声,通过采样时间取整数倍工频周期的方法消除之。

然而矩形波交变激磁虽不受慢的极化电压变化影响,但由于稳定磁场短期间直流采样相对于急剧变化的极化电压,还会产生急剧的输出变化。此外流体中固体颗粒撞击电极,其表面氧化膜破损,表面电位变化形成尖峰状噪声,输出呈现大幅晃动。这一现象称作浆液噪声,发生于高浓度浆液或含土砂粒的液体,影响了低频矩形波EMF的应用。

频率较高的工频激磁比低频矩形波激磁抗浆液噪声性能优越的原因,还可以用浆液噪声频率特性说明之。低频段噪声电平大,高频段噪声小,即所谓1/f特性。因此较高频率激磁噪声电平低,可获得较高的S/N比的信号。

3、双频激磁双频激磁是在低频矩形波上叠加高频矩形波,用二种频率采样和低通、高通滤波器,得到高频和低频二种信号,合成后得流量信号,克服了低频矩形波激磁存在的浆液噪声和流动噪声,提高仪表的稳定性和响应性。快速响应性可反映频率高达1Hz的柱塞泵的流动状况。

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