摘要(yao):電磁流量(liàng)計 量程寬(kuān)、結構簡單(dān)應用廣泛(fàn)。以電磁流(liú)量計的結(jié)構💜演變與(yǔ)幹擾抑制(zhì)爲線索,兩(liang)個大方向(xiang)下的各個(gè)方向的電(diàn)磁🚩流量🚶‍♀️計(ji),并分析了(le)其未來發(fa)介紹了展(zhan)方向和趨(qū)😍勢,在電子(zi)不斷✍️發展(zhǎn)與流量計(jì)量方法呈(cheng)現🌈多樣化(hua)基礎上,未(wei)來💛電磁流(liú)量計仍以(yǐ)提㊙️高線圈(quān)勵磁精度(dù)來抑制噪(zao)聲幹擾🆚爲(wèi)主,同時又(you)不斷改變(bian)自身結構(gòu)和組合方(fāng)法測量,以(yi)适應越來(lái)越複雜的(de)流體測量(liang)環境。
0引言(yan)
　　從20世紀50年(nián)代以來,電(diàn)磁流量計(jì)憑借其精(jing)度高量程(cheng)寬、反應靈(líng)敏、耐腐蝕(shí)等優點廣(guang)泛應用于(yú)石油、化工(gōng)、水計量、制(zhi)藥等行業(yè),迅速成爲(wèi)實用性最(zui)爲廣泛的(de)👅工業測量(liàng)儀表之一(yi)。經過幾十(shí)年的發⭕展(zhǎn),電磁流量(liàng)計的結構(gou)、信号幹擾(rao)抑制技術(shù)🎯革新成爲(wei)電磁流量(liàng)計測量性(xing)能提高的(de)重要方向(xiang)。電磁流量(liang)計的結構(gòu)、電磁流量(liang)計幹擾抑(yi)制方法爲(wei)線索,總結(jié)近年來電(diàn)⁉️磁流量計(ji)❤️現狀及成(cheng)果.并分析(xī)其發展趨(qū)勢,爲以後(hòu)流量計的(de)優化、設計(ji)、智能化等(děng)工作提供(gong)一定的參(can)考與基礎(chu)。
1電磁流量(liang)計基本原(yuán)理
　　電磁流(liu)量計的基(jī)本工作原(yuan)理是法拉(la)第電磁感(gǎn)應定律，當(dang)被🤩測液體(tǐ)經過測量(liàng)管内部時(shi)會在磁場(chǎng)中❓切割磁(ci)感線産生(sheng)感應電👅動(dong)勢,在2個測(ce)量電極之(zhi)間産生的(de)感應電🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動(dòng)勢爲E=kBDv,由流(liú)量Q=πD2v/4可得流(liu)量Q與感應(ying)電👄動勢E的(de)關系爲Q=πDE/4kB。其(qí)中,E爲感應(yīng)電動勢,k爲(wèi)常㊙️系數,B爲(wei)磁☔感應強(qiáng)度,D爲管道(dào)内徑的寬(kuān)度,v爲流體(ti)流速。
　　由于(yú)傳統電磁(ci)流量計對(duì)被測液體(tǐ)有最低導(dao)電率的要(yao)求，電磁流(liú)量計的測(ce)量管爲絕(jue)緣測量管(guǎn)或内⭕部襯(chèn)裏有絕緣(yuán)材料,絕緣(yuan)襯裏限制(zhi)了被測流(liu)體的溫度(dù)範圍及流(liú)量計的👄可(ke)靠性與适(shi)用性。傳統(tǒng)電磁流量(liàng)計的單電(diàn)極對🌐是根(gen)據感應電(diàn)壓信💜号計(jì)算整個流(liú)動截面處(chu)的平均速(sù)度,因而，對(duì)被測流體(ti)流速分布(bu)敏感,隻能(neng)測量滿管(guan)流體,測量(liàng)精度受被(bèi)測流體的(de)非軸對稱(chēng)速度分布(bù)影響大,因(yin)此對直管(guan)段要求高(gāo);此外,單一(yi)電磁🈚流量(liang)計無法正(zhèng)确測量多(duo)相流中的(de)導電相速(su)度,尤其是(shì)在工業現(xiàn)場中存在(zai)的油水兩(liang)相流、油氣(qì)兩相流等(deng)♍測量工況(kuàng)下測量結(jié)果會有很(hen)大的誤差(chà)。因此,需要(yao)改變電磁(ci)流量計結(jié)構、對勵磁(cí)方式和信(xin)号調理技(ji)💞術進行優(yōu)化，使其适(shi)應更🐅複雜(zá)的測👉量環(huan)境。
2電磁流(liú)量計結構(gou)演化分析(xi)
　　電磁流量(liàng)計結構優(yōu)化的主要(yào)方式包括(kuo)從測量管(guǎn)、勵磁線圈(quan)結❗構、測量(liang)電極的位(wèi)置和數量(liang)等方面進(jìn)行改變,從(cong)而得到适(shi)用複雜工(gong)況的電磁(cí)流量計。
2.1非(fēi)絕緣測量(liang)管電磁流(liu)量計
　　電磁(ci)流量計絕(jue)緣襯裏的(de)作用是防(fang)止感應信(xin)号被🔴金屬(shu)測量管短(duǎn)路,提高了(le)流量計的(de)測量精度(du)。國内的電(diàn)磁流量計(jì)🌈的常見襯(chen)裏材料有(you)聚四氟乙(yǐ)烯、聚㊙️三氟(fú)氣乙烯、硬(ying)😘橡膠、聚氨(an)酯橡膠、乙(yǐ)烯與四氟(fú)氯乙烯共(gòng)聚物等。但(dàn)這些絕緣(yuan)材料在耐(nài)磨性、耐高(gao)溫、耐⛹🏻‍♀️氧化(hua)性、耐酸堿(jian)性等方面(miàn)不能兼得(dé),電磁流量(liang)計的🌍絕緣(yuan)襯裏限制(zhì)了其測量(liang)流體的适(shì)用範圍及(ji)适用工況(kuang),因此希望(wàng)電磁流量(liàng)計能突破(po)絕緣襯裏(li)和絕㊙️緣測(cè)量管的限(xiàn)制，采用非(fēi)絕緣測量(liang)管進行流(liú)量的🤩測量(liang)。
　　非絕緣測(cè)量管電磁(cí)流量計的(de)原理是建(jian)立流體與(yǔ)非絕緣金(jīn)屬管壁之(zhī)間不同的(de)邊界條件(jiàn)。通過施加(jia)與流體流(liu)量成正比(bǐ)的電㊙️壓,在(zai)管壁上形(xíng)成電勢分(fèn)♌布,由于電(dian)流流✔️過金(jīn)屬💋管壁,使(shǐ)得管壁上(shang)的電勢分(fen)🤩布與流體(ti)中的流動(dong)信号電勢(shi)不同,這就(jiu)建立了管(guǎn)道與非絕(jue)緣金屬管(guǎn)壁之間的(de)邊界條件(jiàn),這個邊界(jie)條件與絕(jue)緣⭐襯裏同(tong)樣起到了(le)防止電流(liú)經過引起(qi)短路的作(zuò)用。也稱這(zhe)種新的控(kong)制方🈲法爲(wèi)“電勢補償(chang)法”。非絕緣(yuán)測量管電(diàn)磁流量計(jì)的結構如(rú)圖1所示。
 
2.2不(bú)同勵磁線(xian)圈形狀的(de)電磁流量(liàng)計
　　電磁流(liú)量計的勵(li)磁系統是(shi)由勵磁線(xiàn)圈、導磁鐵(tie)芯和磁轭(è)等部分組(zu)成。電磁流(liú)量計的磁(cí)場特性不(bú)僅和勵🌈磁(cí)電流大小(xiǎo)變化有🈲關(guan),還深受勵(li)磁線圈的(de)形♋狀、尺寸(cun)🏃🏻大小、匝數(shu)等因素影(yǐng)響。電磁流(liú)🈲量計工作(zuò)磁場的穩(wěn)定性和均(jun1)勻性是設(she)計分析勵(lì)磁系統最(zuì)關鍵的因(yīn)素。不同的(de)勵磁線圈(quān)形狀對電(diàn)磁流量計(ji)工作磁場(chang)的影響也(ye)各具特點(diǎn)。
2.2.1典型勵磁(cí)線圈
　　工業(ye)生産中廣(guǎng)泛應用的(de)勵磁線圈(quan)的形狀主(zhu)要有❗圓形(xing)線圈、菱形(xing)線圈矩形(xing)線圈、馬鞍(ān)形線圈等(deng)。4種勵磁線(xiàn)圈的仿真(zhen)幾何模型(xing)如圖2所示(shi)。典型的線(xian)圈結構仍(reng)存在一些(xie)不足,如🚶‍♀️亥(hài)姆霍✉️茲線(xiàn)圈中部的(de)工作磁場(chang)均勻度較(jiao)好,而邊緣(yuan)處磁場卻(què)減弱;菱形(xing)勵磁☁️線圈(quan)和矩形勵(lì)磁線圈産(chǎn)💯生的工作(zuò)磁場在電(diàn)極附近的(de)分布均勻(yún)度較差;馬(ma)鞍形😄勵磁(ci)線圈的磁(cí)場.均㊙️勻度(dù)最好,但輸(shu)出感應電(dian)⛱️動勢大小(xiao)🐪比亥姆霍(huo)茲線圈🔅低(dī)。
 
2.2.2E形框架亥(hài)姆霍茲線(xiàn)圈
　　由于勵(li)磁線圈的(de)軸向長度(dù)有限,根據(ju)電磁感應(yīng)原理,線⛷️圈(quan)👨‍❤️‍👨産生的磁(cí)場是一系(xi)列圓形的(de)閉環。在線(xiàn)圈🎯彎曲的(de)磁場的邊(biān)緣處形🛀成(cheng)非均勻分(fen)布的磁場(chǎng)。即電磁場(chǎng)的分布在(zài)測量管方(fang)向具有邊(bian)緣效應。ShereliffJA的(de)數學模型(xíng)中提到當(dang)勵磁線圈(quān)的軸向長(zhǎng)度接近測(cè)量🥰管半徑(jìng)的3倍時,有(you)限磁場的(de)靈敏度接(jie)近1。雖然分(fen)析🍉了電磁(cí)流量計靈(ling)敏度與磁(ci)場軸向長(zhǎng)度之間的(de)關系,但勵(li)磁線圈沿(yán)❌電極方🈚向(xiang)的長度仍(reng)未分析。
　　E形(xing)框架亥姆(mu)霍茲線圈(quan)是一種在(zai)傳統的亥(hai)姆霍茲線(xian)圈中加入(ru)導磁材料(liào)制成的E形(xíng)框架來模(mó)拟磁場的(de)分布的改(gǎi)進㊙️勵磁結(jie)構❄️。常用的(de)勵磁裝置(zhi)亥姆霍茲(zi)線圈具有(you)2個平行排(pai)列的線圈(quan),并且測量(liàng)管中的🛀磁(ci)流場是2個(ge)線圈産生(shēng)的磁場的(de)疊加。爲了(le)減少在線(xiàn)圈邊緣漏(lòu)磁通的影(yǐng)響,一種由(yóu)導磁材料(liào)構成的🐪E形(xing)勵磁框架(jia),如圖3所示(shì)。線圈纏繞(rao)在E形框架(jià)的中心，整(zhěng)個勵磁裝(zhuāng)置由🏒2個彼(bi)此相對放(fàng)置的E形框(kuàng)架組成。線(xian)圈形狀是(shi)矩形的，由(you)于E形框架(jià)具有高導(dao)磁率,磁力(li)線可以集(ji)中在E形框(kuàng)架的中心(xin)區域，以提(tí)高穿過測(cè)量管的磁(ci)場的強度(dù)和均勻性(xing),并且可🏃以(yǐ)減小激👉勵(lì)裝置的尺(chǐ)寸。其中,E形(xing)框架亥姆(mu)霍茲線圈(quān)沿着測量(liang)管的軸向(xiang)長度是48mm,即(ji)測💛量管半(ban)徑的3倍。此(cǐ)種結構具(jù)有漏磁小(xiao)、磁場分布(bu)均勻等優(yōu)點。可将磁(cí)通量集中(zhōng)在測量管(guan)周圍的🚶‍♀️區(qu)域以确保(bao)有足夠的(de)磁場強度(du)來檢測流(liú)量流速信(xìn)号。.
 
2.2.3雙層勵(lì)磁線圈
　　明(míng)渠是一種(zhong)具有自由(you)表面液體(tǐ)流動的渠(qú)道。明渠水(shui)流❓也稱⭐爲(wèi)重力流和(hé)無壓流,其(qí)靠重力作(zuò)用産生,表(biao)面相對🤟壓(yā)力爲零🔞且(qiě)具有自由(yóu)表面，因此(cǐ),明渠水流(liu)流經渠道(dao)的截面是(shì)時刻變化(huà)的。明⁉️渠電(diàn)磁流量計(ji)的主要設(shè)計問題是(shi)通過專門(men)設計的🐇勵(lì)磁線圈來(lai)保證測量(liang)🤟區内磁場(chǎng)的均勻分(fen)布。線✏️圈的(de)設計還✍️需(xū)應對幹擾(rao)電😍場的邊(bian)界效應，達(da)到此需求(qiú)最簡單的(de)方法是在(zai)軸向上增(zēng)加線圈的(de)長度,但這(zhe)又增加了(le)線圈的制(zhi)造成本。雙(shuang)層勵磁線(xian)圈結構爲(wèi)解決明渠(qu)電磁流🈲量(liàng)計的磁場(chǎng)😘分布問題(ti)奠定了基(ji)礎。
　　爲了使(shǐ)明渠流量(liàng)計測量區(qū)磁場達到(dao)最佳均勻(yún)性,将雙✂️層(ceng)線圈和亥(hài)姆霍茲線(xiàn)圈兩種勵(li)磁線圈進(jìn)行仿真比(bǐ)較,圖4爲雙(shuang)層勵磁線(xian)圈和亥姆(mǔ)霍茲線圈(quān)的♊仿真模(mo)型,發現雙(shuāng)層線圈的(de)設計要優(yōu)于亥姆霍(huò)茲線圈,如(rú)果在亥姆(mu)霍🐅茲線圈(quan)中,在流向(xiang)方向上使(shi)線🏒圈長度(dù)增加50%,則得(de)到的磁場(chǎng)分布均勻(yun)性與在雙(shuāng)層線圈中(zhōng)相同。因此(cǐ),雙層勵磁(ci)線圈結構(gou)相比亥姆(mu)霍茲勵磁(ci)線✊圈更适(shì)用于明渠(qú)電磁流量(liàng)計。
 
2.3不同測(ce)量電極結(jié)構的電磁(ci)流量計
　　根(gen)據電極結(jié)構的不同(tong),電磁流量(liang)計可分爲(wèi)接觸式💔和(he)非接⛷️觸式(shì)✨兩種。接觸(chù)型電磁流(liú)量計使用(yong)金屬點電(dian)極👉穿透管(guan)壁。非接觸(chu)式電磁流(liu)量計是将(jiāng)大面積的(de)金屬電極(ji)粘貼在測(cè)量管上,通(tong)過電容耦(ou)合的方式(shi)獲得感應(yīng)信号,因此(ci),又稱電容(róng)式電磁流(liú)量計。
2.3.1非接(jiē)觸式電磁(cí)流量計
　　非(fei)接觸式電(diàn)磁流量計(jì)具有一些(xiē)突出的優(yōu)點:一方面(mian)避免✌️了被(bei)測液體與(yǔ)檢測電極(ji)直接接觸(chu),解決了檢(jian)測電極容(rong)易受到‼️液(yè)體腐蝕、磨(mo)損等問題(ti);選擇合适(shi)的襯裏材(cai)料🎯,電容式(shi)電磁流量(liang)計也可以(yi)實現對漿(jiang)液型和💯較(jiao)高腐蝕🐇性(xing)流體的檢(jian)測,增大了(le)流量儀表(biǎo)的使用範(fàn)圍。另一方(fāng)面🈲,電磁流(liú)量計通過(guò)電容耦💰合(he)的方式獲(huo)🧡取被測液(ye)體流量信(xin)号,被測流(liu)體與檢☁️測(cè)電極之間(jian)的耦合電(dian)容決定了(le)傳感器的(de)内阻;增加(jia)耦合電容(róng)值可以🔴減(jiǎn)小傳感器(qì)的内阻🤩,降(jiang)低流量信(xin)号檢出難(nan)度，從而使(shǐ)被測流體(ti)電導率的(de)下限減小(xiao)。
　　非接觸式(shì)電磁流量(liang)計的電極(ji)與被測流(liu)體間有絕(jue)緣襯🚩裏隔(ge)🚶離或者直(zhi)接采用絕(jué)緣測量管(guan)。電極貼于(yú)測量管外(wai)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼面或鑲嵌(qiàn)于測量管(guan)内部。非接(jie)觸式電磁(cí)流量計利(li)用電極與(yu)被測流體(ti)🤞通過絕緣(yuán)襯裏形成(chéng)耦合電容(róng)🈲來檢測被(bei)測流體流(liu)☀️量信号。主(zhu)要結構形(xing)🔴式按電極(ji)的安裝位(wèi)置可分爲(wèi)兩種:電極(ji)嵌人測量(liàng)🤟管絕緣襯(chèn)裏(嵌人式(shi))、電極貼在(zài)測量管外(wài)(外貼式)。嵌(qian)入式電磁(ci)流量計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和(he)外貼式電(dian)磁流量計(jì)的結構如(ru)🌈圖5所示,嵌(qiàn)人式結構(gou)⭐和普通電(dian)磁流量計(ji)電極結構(gòu)類似,而外(wài)貼式多是(shi)采⁉️用陶瓷(cí)表面金屬(shǔ)化将電極(ji)貼在流量(liang)計測量管(guan)外部。
 
2.3.2多電(diàn)極式電磁(cí)流量計
　　通(tōng)過理論分(fèn)析[10]發現，流(liú)體測量截(jié)面處的速(su)度分布對(dui)電磁流量(liàng)計的測量(liang)精度影響(xiǎng)十分敏感(gǎn),所以傳統(tong)單對電✍️極(jí)電磁流量(liàng)計測量流(liu)體時,要求(qiú)流速分布(bu)是軸對稱(cheng)的,因此,需(xū)要被測流(liú)體滿管并(bing)具有足夠(gou)長的直管(guan)段。在管徑(jing)大、流體未(wèi)滿管或測(ce)量條件有(you)限時,單對(duì)電極電磁(cí)流量計的(de)測量結果(guǒ)會存在💞不(bú)同程度的(de)誤差，對于(yu)非滿管流(liú)體和非軸(zhou)對稱速度(du)分布流體(ti)的測量傳(chuán)統流量計(ji)不再适用(yong),多電極式(shi)🚶‍♀️電磁流量(liàng)計可以👨‍❤️‍👨通(tong)過測量多(duō)個點的感(gǎn)應電動勢(shi),獲得任意(yi)流型下的(de)流體平均(jun)流速的表(biǎo)達🥵式以🤩及(jí)測量管内(nei)流體液面(miàn)高度，适用(yong)于非軸對(dui)稱流動和(he)非滿管條(tiáo)件下的流(liu)量測量。
1)非(fei)滿管多電(diàn)極式電磁(ci)流量計。其(qi)測量管壁(bì)上具有多(duō)🏃對🈚電🙇‍♀️極,其(qí)㊙️中1對信号(hao)注人電極(ji)設置在測(ce)量管底♻️部(bù),用于滿管(guǎn)狀态判别(bie)的⁉️滿管指(zhǐ)示電極設(she)置在測量(liang)管頂💞部,其(qi)餘3對電極(ji)爲測量電(diàn)極設置在(zai)測量管兩(liǎng)側,用于管(guan)道流體液(yè).位和流速(su)信号的測(ce)量。當對液(yè)位進行測(ce)量時,将電(diàn)壓幅值恒(heng)定的交流(liú)信号施❗加(jia)于信号注(zhu)🔞人電極上(shang),在流體🛀滿(man)管情況下(xià),該流量💃計(jì)的功能與(yǔ)普通的電(dian)磁流量計(jì)相同,因爲(wei)此時流體(tǐ)流經橫截(jié)面積是固(gù)定的,隻需(xu)根據感🐕應(ying)電動勢推(tuī)出被測💃🏻流(liu)體的流速(sù),進而計♌算(suan)得到流量(liàng)值。當流體(ti)未充滿管(guan)道時,滿管(guǎn)指🔴示電極(ji)檢測到管(guǎn)道流體爲(wèi)非滿管狀(zhuang)态,并利用(yòng)算法對測(cè)量值進行(hang)修正,此🈲時(shi)流量計的(de)測量方式(shì)則🤩是測量(liàng)流體流速(sù)和非滿管(guan)流體液位(wei)高度。通過(guo)測量管内(nei)被測液體(ti)的耦合,反(fan)映液位高(gao)度變化🈚的(de)合成信号(hào)可以通過(guo)3對測量電(diàn)極得到,液(ye)位高度的(de)準确測🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)值是通過(guò)轉換器将(jiang)合成信号(hào)轉換獲得(de)。非🌈滿管多(duo)電極電磁(cí)流量計結(jie)構簡圖如(ru)圖6所示。
 
2)非(fei)軸對稱速(su)度分布多(duō)電極式電(dian)磁流量計(ji)。由于測量(liang)截面💋所❤️在(zai)平面内管(guan)壁的感應(yīng)電動勢積(jī)分運算的(de)測量結果(guǒ)與⚽流體流(liú)速分布無(wú)關,因此,多(duo)電極式電(diàn)磁流量計(ji)可通過測(cè)量多點♉的(de)感應電動(dòng)勢來測量(liàng)非軸對稱(chēng)速度分布(bu)下的流體(ti)流量。非軸(zhóu)對稱速🔴度(dù)分布多電(diàn)極式電磁(cí)流量計按(an)照測量電(dian)極個數㊙️可(kě)分爲四電(dian)極❗式、六電(diàn)極式、八✏️電(diàn)極式、十六(liu)電極式🍉17等(děng)。從理論上(shàng)講電極個(gè)數🏃‍♂️越多,流(liú)體平均流(liú)速的測量(liang)精度越高(gāo),但是從實(shí)際生産制(zhi)作條件與(yu)流量計可(ke)靠性來說(shuō),測量電極(ji)數目不能(neng)無限增多(duo),而且随🏒着(zhe)電極數目(mu)的增多,測(cè)量系統實(shi)時性也會(hui)降低。
3電磁(cí)流量計幹(gan)擾抑制方(fang)法分析
　　在(zai)電磁流量(liang)計的測量(liang)過程中,電(diàn)極采集的(de)流量信号(hao)混雜了大(dà)量的幹擾(rǎo)信号和噪(zào)聲。流量信(xìn)号中的幹(gan)擾信号根(gēn)據産生機(ji)理🈲不同可(ke)分爲3類,第(di)一類是與(yǔ)電磁流量(liang)計的電磁(ci)感應原理(li)有關的同(tóng)相幹擾、微(wēi)分幹擾等(děng);第二類👄是(shì)和電化學(xue)作用有關(guān)的漿液噪(zào)聲、極化幹(gan)擾、流動噪(zao)聲等;第三(sān)類是🥵因外(wài)部電路而(er)引起的工(gong)頻♈幹擾,可(kě)分爲串模(mo)幹擾、共模(mo)幹🧡擾兩種(zhong)。
　　不同勵磁(cí)方式對流(liú)量計的功(gōng)耗、精度、實(shí)時性等參(can)數有着㊙️影(yǐng)🏃響🛀。勵磁方(fāng)式可分爲(wei)采用交變(biàn)磁場和采(cǎi)用恒定磁(cí)場2種基本(ben)形式,采用(yong)交變磁場(chǎng)包括正弦(xian)波勵磁、低(di)頻矩形波(bo)勵磁、三值(zhí)💘矩形波勵(lì)磁、雙頻矩(ju)形波勵磁(ci)、三值梯形(xíng)波勵磁等(děng)方式,采用(yong)恒定磁場(chang)☔包括直流(liu)電👅源勵磁(ci)和永磁鐵(tiě)勵磁。
3.1交變(biàn)磁場勵磁(ci)
　　最早應用(yong)在電磁流(liu)量計中的(de)勵磁方式(shi)是工頻正(zheng)弦波勵磁(cí)💰,此種電磁(cí)流量計測(cè)量迅速,這(zhe)種方式能(neng)有效消除(chu)電極❄️表面(mian)的極化現(xian)象,降低電(diàn)化學電勢(shi)的影響和(hé)傳感器内(nèi)阻♻️,但是由(you)于頻率💯高(gāo),會帶來一(yi)🌐系列電磁(cí)幹擾如正(zhèng)交幹擾、同(tong)相幹擾等(deng)。矩形波勵(lì)磁将直流(liu)勵磁和交(jiao)流勵磁的(de)優點結合(hé)起來,既具(ju)🚩備交流勵(lì)磁極化幹(gan)擾小的特(te)點，又具有(yǒu)直流勵磁(ci)無正交幹(gan)擾和同相(xiàng)幹擾矩形(xíng)波勵磁方(fāng)式采樣時(shí)間🔴窗口.長(zhǎng)且穩定,可(ke)使流量計(ji)的零點穩(wen)定性得到(dao)提高。
　　矩形(xíng)波勵磁根(gen)據工作頻(pin)率的高低(dī)分爲低頻(pin)矩形🔆波☀️勵(li)磁和高頻(pín)矩形波勵(li)磁，低頻勵(lì)磁雖然具(jù)有零🐉點穩(wen)定和有效(xiao)降低電磁(ci)🌂幹擾的優(yōu)勢,但是會(hui)降低傳感(gǎn)器的響應(ying)速度,不再(zài)适用于高(gāo)速變化流(liú)體的測量(liàng)。高頻勵磁(ci)具有響應(yīng)速度快的(de)優勢,但存(cún)在電磁幹(gàn)擾問題導(dǎo)緻測量精(jīng)度的下降(jiàng),其測量精(jīng)度比不上(shang)低頻勵磁(ci)。随着工業(ye)生産生活(huó)中對流體(ti)測量實時(shi)性和測量(liàng)精🐕度的提(ti)高,單頻的(de)高頻勵磁(cí)和低頻🧑🏽‍🤝‍🧑🏻勵(lì)磁已經不(bú)能滿足人(rén)們的測量(liang)要求❓,于是(shì)國内⛱️外研(yan)究人員将(jiang)目光投向(xiàng)了雙頻勵(lì)磁。雙頻勵(lì)磁電磁流(liu)量計結合(hé)低頻矩形(xing)波勵磁和(he)高頻矩形(xing)波勵磁的(de)優點。利用(yong)雙頻中低(di)🐪頻抑制測(ce)量液體噪(zao)聲、保💚持零(líng)點穩定性(xing)和高頻激(jī)勵響應☎️速(su)度快的特(tè)點在測量(liàng)被測液體(tǐ)時取得了(le)較好的效(xiao)果和㊙️較快(kuai)的響應速(su)度。之後雙(shuāng)頻勵磁技(jì)術得到快(kuài)速發展,衍(yǎn)生了高壓(ya)和脈沖寬(kuān)度調🌍制(PWM)調(diao)制低☂️壓勵(lì)磁、時分雙(shuāng).頻勵磁、雙(shuāng)頻梯形波(bo)勵磁等多(duo)💋種雙頻勵(lì)磁形式。時(shí)分雙頻勵(li)磁方式不(bú)僅兼顧了(le)高頻低頻(pín)的優點,還(hai)提高了流(liú).量計的量(liang)程比。雙頻(pín)梯形波與(yǔ)矩形波相(xiàng)比,梯形波(bo)具有穩定(dìng)部分,增加(jia)了信号的(de)穩定性，可(ke)以有🧑🏽‍🤝‍🧑🏻效消(xiāo)除差分幹(gan)擾。與🈲三角(jiao)波相比,梯(ti)形波有上(shang)升沿和下(xia)降沿,提高(gao)了電壓的(de)利用率。雖(sui)然雙頻勵(lì)磁兼具高(gao)頻勵磁響(xiang)應速度快(kuai)和低頻勵(li)磁穩💛定性(xìng)好的優點(diǎn)☂️,但是雙頻(pin)勵磁需要(yào)執行的算(suan)法相更爲(wèi)複雜，這就(jiù)使得流量(liang)計功耗較(jiào)大。
3.2恒定磁(cí)場勵磁
　　流(liú)量計采用(yong)恒定磁場(chang)勵磁時,其(qi)優點是磁(cí)場強度🆚恒(héng)📐定不變,比(bǐ)交變磁場(chǎng)勵磁更容(rong)易實現,流(liú)量計結構(gou)也更加簡(jiǎn)化,受工頻(pin)幹㊙️擾的影(ying)響小。恒定(ding)磁場勵磁(cí)技術遇到(dào)的最關鍵(jian)🍓問題是電(diàn)化學作用(yòng)在測量電(diàn)極上産生(sheng)極化電壓(yā),由于電極(jí)輸出的流(liú)量測量㊙️信(xìn)号和電極(ji)極化電壓(yā)均爲直流(liú)信号,導緻(zhi)很難從⭐測(cè)量信号中(zhong)剔除極化(huà)電壓幹擾(rǎo)信号,甚至(zhi)極化電壓(ya)過大會掩(yǎn)蓋測量信(xìn)号産生的(de)感應電動(dong)勢。因此,恒(héng)定磁場勵(li)磁方式僅(jin)适用于内(nei)阻極😘小、導(dao)電率極高(gao)且不産生(shēng)極化電壓(yā)的特殊🏃‍♂️液(ye)态金屬的(de)流量測量(liàng)中。
　　目前克(ke)服電極表(biao)面極化的(de)方法可以(yǐ)分爲:1)對極(jí)化噪🐇聲進(jin)行補償。将(jiāng)非勵磁時(shí)段極化噪(zao)聲用來補(bǔ)償勵磁時(shi)段的極化(huà)噪聲。2)低通(tōng)濾波極化(huà)噪聲并反(fǎn)饋補償。采(cai)用階低通(tong)濾波器剝(bāo)離‼️極化噪(zao)㊙️聲,并進行(hang)反饋補償(chang)。因爲低通(tōng)濾波器會(huì)使流量信(xin)号發生畸(jī)變,故此方(fang)法尚未應(yīng)用于商㊙️業(ye)儀表。3)将極(ji)🏃‍♂️化電壓控(kòng)制📧在穩定(dìng)值。這♍是一(yi)種避開極(jí)化電壓原(yuán)理的方法(fa),代表方法(fǎ)有繼電器(qi)電容反🤞饋(kuì)抑制極化(hua)。基于這種(zhong)理念，利用(yong)動态反饋(kuì)控制的方(fāng)法應用在(zai)永👨‍❤️‍👨磁體勵(li)磁的電磁(ci)流量計上(shàng)。目前,這種(zhǒng)方法是恒(héng)磁磁場勵(li)磁方法研(yán)究的熱門(men)領域。
4電磁(ci)流量計發(fā)展趨勢
4.1勵(lì)磁技術的(de)發展趨勢(shì)
　　随着電子(zǐ)快速發展(zhǎn),對勵磁電(diàn)流和勵磁(ci)信号的控(kong)制也越來(lái)越精确。勵(li)磁方式将(jiāng)向多頻方(fāng)向發展,讓(rang)電磁流量(liang)計兼具響(xiang)應速度快(kuai),零點穩定(dìng)性好,輸出(chū)⛱️信号穩定(ding)等優點。勵(li)磁💁頻率也(yě)🌈将向智能(neng)變換方向(xiàng)發展,根據(ju)💛電磁流量(liàng)計輸出感(gǎn)🌍應電勢信(xin)㊙️号中噪聲(shēng)🔴的大小來(lai)改變勵磁(ci)頻率。使電(diàn)磁流量計(ji)不僅具有(yǒu)克服流體(ti)噪聲和信(xin)号零點漂(piao)移的能力(lì),還能估計(jì)當前流體(tǐ)🐉的漿液濃(nong)度值🤞。信号(hào)處理技術(shù)也不.再隻(zhī)依👨‍❤️‍👨靠電路(lu)進行濾波(bo),可以利用(yong)MATLAB、快速傅裏(lǐ)葉變換(fastFouriertransform,FFT)或(huò)💃小波變換(huàn)等軟件處(chu)理👅方式對(duì)信号調理(lǐ)以抑制幹(gàn)🈲擾,提高電(diàn)磁流量十(shí)的勵磁精(jīng)度。
4.2複雜工(gong)況組合測(cè)量的發展(zhan)趨勢
　　随着(zhe)流體測量(liàng)工況複雜(za)性的增加(jia),電磁流量(liang)計也在☔朝(cháo)着與其他(ta)方法組合(he)測量的方(fāng)向發展。主(zhǔ)要有電磁(cí)👅流量計與(yǔ)❌弧形電導(dao)探針組合(he)測量系統(tǒng)、電磁⛹🏻‍♀️流量(liàng)計‼️結合分(fèn)相法測量(liang)液體流量(liàng)叫、電磁流(liu)量十⭐和電(dian)阻層析成(cheng)像雙模态(tai)系統等。結(jié)合弧🥵形電(dian)導探♻️針靈(ling)敏度高，探(tan)測場分布(bù)均勻的優(yōu)點,可以提(ti)高流體測(cè)量的分辨(bian)率。分相法(fa)的結合可(ke)以提高測(cè)量精度,成(cheng)功地使電(dian)磁流量計(ji)适用于原(yuan)始相分布(bu)不均勻的(de)氣液兩相(xiàng)流。電🌐磁流(liu)量計與電(diàn)阻層析成(cheng)像雙💰模态(tài)系統可利(li)用多維數(shu)據融合的(de)方法測量(liang)油水兩相(xiang)流的分相(xiang)體積流量(liàng)與流速。随(suí)着互🈲相關(guan)算法與多(duō)傳感器💯信(xìn)息融合技(ji)術的發展(zhǎn),電磁流量(liang)計與😘其他(tā)測量方法(fǎ)組合進行(hang)👌流體計量(liang)成爲未來(lái)發展的方(fang)向。

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