低功耗電池供電電磁流量計研究與設計 十五

3電磁流量計勵磁設計

3.1 電磁流量計勵磁技術

在電磁流量計中，傳感器的工作磁場是由勵磁系統產生的。由于傳感器勵磁線圈的磁路不飽和性，即線性化磁路，勵磁波形與工作磁場強度波形基本一致，所以傳感器工作磁場特征和電磁流量計的抗干擾能力大小和零點穩定性能的好壞受勵磁方式的直接影響。勵磁技術始終是電磁流量計的一個重要的研究熱點，從法拉第時代開始利用地磁場測量泰晤士河水流速，到今天低頻矩形波、低頻三值矩形波和雙頻矩形波等智能化控制勵磁方式的實現，電磁流量計不斷成熟、不斷完善，成為流量測量儀表中最重要的品種之一。勵磁技術經歷了直流勵磁（含永磁勵磁）、工頻正弦波勵磁、低頻矩形波勵磁、三值低頻矩形波和雙頻矩形波勵磁五個階段。

3.1.1直流勵磁

1951年荷蘭科學家成功地研制出直流勵磁電磁流量計，并在挖泥船上測量泥漿獲得成功，從此電磁流量計成為具有商品價值的流量儀表，開始其工業應用。

直流勵磁技術是利用永磁體或者直流電源給電磁流量傳感器勵磁線圈供電，以形成恒定的勵磁磁場。這種勵磁技術的特點是方法簡單可靠、受工頻干擾影響小，同時可以忽略掉流體中的自感現象等[23]。但是，直流勵磁技術在使用中也存在很多問題。首先其最大問題是直流感應電動勢在兩電極表面上形成正負極性是固定不變的，容易引起被測介質電解，從而導致電極表面發生極化現象，使感應電動勢減弱，電極間等效電阻增大，同時出現由于電極極化引起的電勢漂移，嚴重影響信號調理電路的工作。如果采用極化電勢很小的鉑、金等貴金屬及其合金材料做為電極，通常也存在微弱的極化電動勢，而且提高了儀表的制造成本。其次，直流勵磁在電極間產生不穩定的電化學干擾電動勢，會疊加在直流流量信號中無法消除，并隨著時間、流體介質特性以及流體流動狀態的變化而變化。第三，直流放大器的零點漂移、噪聲和穩定性問題難以獲得很好的解決。特別是在小流量測量時，信號放大器的直流穩定度必須在幾分之一微伏之內，這成為限制直流勵磁技術應用范圍的主要原因之一。目前直流勵磁技術僅在原子能工業中用于導電率極高，而又不產生極化效應的液態金屬流量測量中。

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