低功耗电池供电电磁流量计研究与设计 十五

3电磁流量计励磁设计

3.1 电磁流量计励磁技术

在电磁流量计中，传感器的工作磁场是由励磁系统产生的。由于传感器励磁线圈的磁路不饱和性，即线性化磁路，励磁波形与工作磁场强度波形基本一致，所以传感器工作磁场特征和电磁流量计的抗干扰能力大小和零点稳定性能的好坏受励磁方式的直接影响。励磁技术始终是电磁流量计的一个重要的研究热点，从法拉第时代开始利用地磁场测量泰晤士河水流速，到今天低频矩形波、低频三值矩形波和双频矩形波等智能化控制励磁方式的实现，电磁流量计不断成熟、不断完善，成为流量测量仪表中最重要的品种之一。励磁技术经历了直流励磁（含永磁励磁）、工频正弦波励磁、低频矩形波励磁、三值低频矩形波和双频矩形波励磁五个阶段。

3.1.1直流励磁

1951年荷兰科学家成功地研制出直流励磁电磁流量计，并在挖泥船上测量泥浆获得成功，从此电磁流量计成为具有商品价值的流量仪表，开始其工业应用。

直流励磁技术是利用永磁体或者直流电源给电磁流量传感器励磁线圈供电，以形成恒定的励磁磁场。这种励磁技术的特点是方法简单可靠、受工频干扰影响小，同时可以忽略掉流体中的自感现象等[23]。但是，直流励磁技术在使用中也存在很多问题。首先其最大问题是直流感应电动势在两电极表面上形成正负极性是固定不变的，容易引起被测介质电解，从而导致电极表面发生极化现象，使感应电动势减弱，电极间等效电阻增大，同时出现由于电极极化引起的电势漂移，严重影响信号调理电路的工作。如果采用极化电势很小的铂、金等贵金属及其合金材料做为电极，通常也存在微弱的极化电动势，而且提高了仪表的制造成本。其次，直流励磁在电极间产生不稳定的电化学干扰电动势，会叠加在直流流量信号中无法消除，并随着时间、流体介质特性以及流体流动状态的变化而变化。第三，直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性问题难以获得很好的解决。特别是在小流量测量时，信号放大器的直流稳定度必须在几分之一微伏之内，这成为限制直流励磁技术应用范围的主要原因之一。目前直流励磁技术仅在原子能工业中用于导电率极高，而又不产生极化效应的液态金属流量测量中。

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