Hart協(xié)議新型電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)被廣泛應(yīng)用:
2．2．1勵(lì)磁技術(shù)
電磁流量計(jì)的勵(lì)磁技術(shù)決定了電磁流量傳感器工作磁場(chǎng)的特征，所以勵(lì)磁技術(shù)先進(jìn)與否直接影響到電磁流量計(jì)的檢測(cè)精度。到目前為止，勵(lì)磁技術(shù)主要有如下幾種:
1、直流勵(lì)磁技術(shù)
直流勵(lì)磁技術(shù)是利用永磁體或直流電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電，以形成恒定的勵(lì)磁磁場(chǎng)，如圖2．1所示。該技術(shù)具有方法簡(jiǎn)單可靠、受工頻干擾影響小、流體中自感現(xiàn)象可忽略不計(jì)等特點(diǎn)。州稚鞋， 圖2．1直流勵(lì)磁tu-是，直流勵(lì)磁技術(shù)存在的***問(wèn)題是直流感應(yīng)電勢(shì)在兩電極表面形成固定的正負(fù)特性，從而引起被測(cè)流體介質(zhì)電解，導(dǎo)致電極表面出現(xiàn)化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的存在將使由流量信號(hào)感牛的電勢(shì)減弱，電極間等效電阻增大，同時(shí)出現(xiàn)電極化和電勢(shì)漂移，以免嚴(yán)重影響信號(hào)轉(zhuǎn)換放大部分的工作。第二章系統(tǒng)分析及方案．曖計(jì)
2、工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)
工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)是利用工頻50Hz正弦波電源給電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組供電，使之形成正弦波勵(lì)磁磁場(chǎng)，其勵(lì)磁波形如圖2．2所示。其主要特點(diǎn)是能夠基本消除電極表面化現(xiàn)象，降低電極電化學(xué)電勢(shì)影響和傳感器內(nèi)阻。另外，輸出流量信號(hào)仍然是工頻正弦波信號(hào)，易于信號(hào)放大處理。圖2．2工頻正弦波勵(lì)磁然而，工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)*全系列電磁感應(yīng)干擾和噪聲。因此， 實(shí)際應(yīng)用中必須采用相敏整流、線路補(bǔ)償、自動(dòng)正交抑制等措施．以消除與流量信號(hào)頻率一致的工頻干擾電壓。
3、低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)
低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)是一種介于直流勵(lì)磁和工頻交流勵(lì)磁之間的勵(lì)磁技術(shù)，其勵(lì)磁波形如圖2．3所示。它不僅具有直流勵(lì)磁技術(shù)不產(chǎn)生渦流效應(yīng)、正交干擾、同相干擾等優(yōu)點(diǎn)， 還具有工頻正弦波勵(lì)磁技術(shù)不產(chǎn)生化效應(yīng)、流量信號(hào)便于放大處理等優(yōu)點(diǎn)。(a)單特性低頻矩形波(b)雙特性低頻矩形波圖2．3低頻矩形波勵(lì)磁由于勵(lì)磁線圈并非***}I!想電阻，勵(lì)磁電流在上升和下降高段存在的微分干擾使矩形波前后沿變平坦，而且在測(cè)量漿液等液固兩相導(dǎo)電性流體時(shí)電極表面還會(huì)產(chǎn)生尖峰電勢(shì)干擾。這些缺點(diǎn)限制了該勵(lì)磁技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
4、低頻三值矩形波勵(lì)磁技術(shù)
低頻三值矩形波勵(lì)磁技術(shù)采用工頻頻率八分之一為頻率，使勵(lì)磁電流按照正·***·負(fù)·***·正的規(guī)律變化，其勵(lì)磁波形如圖2．4所示。其***特點(diǎn)是能夠在***態(tài)時(shí)自動(dòng)校正特點(diǎn)，具有特點(diǎn)穩(wěn)定的特性。此外，該技術(shù)還可利用微處理器的邏輯判斷功能和運(yùn)算功能解決尖峰干擾電勢(shì)的影響。圖2．4低頻三值矩形波jli|l磁低頻三值矩形波勵(lì)磁技術(shù)雖然具有良好的特點(diǎn)穩(wěn)定性，但同樣存在勵(lì)磁電流積分干擾的影響，且在測(cè)量泥漿、紙漿等含纖維或固體顆粒流體及低導(dǎo)電牢流體流量時(shí)表現(xiàn)出明顯不足。
5、雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)
研究分析表明；干擾噪聲具有1／f的頻譜特征，低頻時(shí)I幅值大，高頻時(shí)幅值小。在測(cè)量低導(dǎo)電率液體流量時(shí)，電極電化學(xué)電勢(shì)的定期變化將產(chǎn)生隨著流量增加而頻率增加的隨機(jī)噪聲，即流體流動(dòng)噪聲。這種噪聲同樣具有和尖峰噪聲相類似的1／f頻譜特性，因此可通過(guò)提高勵(lì)磁頻率的方法降低尖峰噪聲和流體流動(dòng)噪聲對(duì)流量檢測(cè)的影響。為了解決測(cè)量泥漿、紙漿、礦漿等液固兩相導(dǎo)電性流體時(shí)出現(xiàn)的尖峰噪聲干擾，日本橫河北辰電機(jī)株式會(huì)社于1988年提出雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)，其勵(lì)磁波形如圖2．5所示。雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)雖然可以解決尖峰噪聲干擾，但使轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，成本增加，同時(shí)增加了傳感器功耗，不利于節(jié)能。圖2．5雙頻矩形波勵(lì)磁
目前，市場(chǎng)上電磁流量計(jì)產(chǎn)品豐要采用低頻矩形波勵(lì)磁方式和低頻三值矩形波勵(lì)磁方式。這兩種勵(lì)磁方式不僅可以克服直流勵(lì)磁產(chǎn)生的電極化效應(yīng)，也可以克服工頻正弦波勵(lì)磁產(chǎn)牛的正交干擾影響。而且采用低頻三值矩形波勵(lì)磁方式，可以近似認(rèn)為***值勵(lì)磁高段的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)為電磁流量計(jì)的特點(diǎn)漂移值，進(jìn)而對(duì)流量計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，進(jìn)一步提高電磁流量計(jì)的特點(diǎn)穩(wěn)定性。但是，由于矩形波正負(fù)特性交替突變，必然造成傳感器中的勵(lì)磁線圈上的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化率******，從而引入了***大的微分干擾和同相干擾，并且這兩種干擾信號(hào)幅值與流量大小無(wú)關(guān)。因此，在小流速高段，使傳感器輸出的感應(yīng)信號(hào)的信噪比明顯降低，造成測(cè)量誤差***大，特點(diǎn)穩(wěn)定性也相應(yīng)降低。對(duì)于雙頻矩形波勵(lì)磁方式來(lái)說(shuō)，雖然既可以保證特點(diǎn)穩(wěn)定性又可以不犧牲儀表動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但由于此勵(lì)磁方式的勵(lì)磁裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，因此在實(shí)際產(chǎn)品中所占比重較高小。基于項(xiàng)目實(shí)際要求狀況， 我們采用低頻三值矩形波的勵(lì)磁方式。