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            [蘭州電磁水表]電磁流量計的勵磁方式有哪些

            發布時間:2021-12-10    點擊次數:477
            大家剛開始科學研究電磁流量計時,最開始想蘭州電磁水表起應用的勵磁磁場當然是直流電磁場,之后又創造發明了正弦波形溝通交流磁場、低頻率矩形波磁場、三值低頻率矩形磁場及其雙頻矩形波磁場等。他們的磁場理想化波型如下圖7-3所顯示。

            直流電勵磁技術
            直流電勵磁技術是起初的電磁流量計選用的勵磁技術,它是運用永磁材料或是直流穩壓電源給電磁流量傳感器勵磁繞阻配電,以產生勻速運動的直流電磁場,磁場波型如下圖7-3a所顯示。直流電勵磁技術具備方式簡易靠譜,受工頻干擾危害不大及其液體中的自感現象可以忽略等特性??墒?,直流電勵磁技術的最大的問題是直流電磁感應電勢差在兩電級表層上進行穩定的正負性,造成被測液體物質點解而造成正空氣負離子,造成電級表層電極極化狀況,使感生電流的數據流量數據信號電勢差變弱,電級間等效電阻擴大,與此同時發生電極極化電勢差飄移,嚴重影響信號分析蘭州電磁水表一部分的工作中。即使電級選用電極極化電勢差不大的鉑、金等貴金屬或其合金制品,經常也存有薄弱的電極極化電勢差,與此同時儀表盤的制造成本也較高。此外,直流電勵磁在電級間造成不平衡的光電催化干擾電勢差累加在直流電總流量數據信號中,沒法清除,并伴隨著時間的轉變、液體物質特點及其流動性情況而轉變。第三,直流放大器的零點漂移、噪音和可靠性問題難以獲得非常好處理,特別是在小流量計量時,信號增強器的直流電穩定性務必在一些之一微伏以內,那樣就限定了直流電勵磁技術的運用范疇?,F階段直流電勵磁技術僅在核能工業生產中用以導電率極高,而又不造成極化效應的形狀記憶合金流量計量中。
            工頻正弦波形勵磁技術
            工頻正弦波形勵磁技術是運用正弦波形工頻(50Hz)開關電源給電磁流量傳感器勵磁繞阻配電,其主要特點是造成的磁場為一正弦波形交替變化磁場,如下圖7-3b所顯示。這類勵磁方法可以大部分清除電級表層的電極極化狀況,減少電級光電催化電勢差的干擾和感應器內電阻。此外,選用工頻正弦波形勵磁技術,其感應器輸出的數據流量數據信號依然是工頻正弦波形數據信號,便于變大解決,能防止直流放大器存有的因難。并且勵磁開關電源簡易便捷。
            在工頻正弦波形勵磁方法中,溝通交流磁場的磁場強度B=Bmsinomega;t在金屬電極上形成的感生電動勢為

            被測容積總流量為

            式中 Bm是交替變化磁場強度的最高值;w是勵磁電流量角頻率,w=2pi;f;f是勵磁開關電源工作頻率。
            特別注意的是,工頻正弦波形勵磁技術的選用會產生一系列電磁干擾和噪音。
            最先是電磁磁感應造成正交和干擾(又被稱為90deg;干擾),一般覺得正交和干擾是由ldquo;變電器效用rdquo;導致的。在電磁流量傳感器中,因為電級、導線、被測物質和電磁總流量轉化器的讀取電源電路組成的閉合回路處于一交替變化的磁場中,因此,即使被測物質不流動性,處在該交替變化磁場中的閉合回路也會造成電勢差rho;1和感應電流,蘭州電磁水表顯而易見,這也是一干擾電勢差。依據電磁磁感應基本原理,該干擾感應電動勢與磁場對時間的彈性系數的負數正正比例。即

            這就是正交和干擾數據信號電勢差,它具備下列一些特性。
            1)與總流量不相干,即使液體原地不動,那樣的數據信號仍然存有;
            2)在相位差上比總流量數據信號落后90deg;,故也稱90deg;干擾;
            3)勵磁電流量工作頻率越高,正交和干擾也越比較嚴重,具體運用中,正交和干擾數據信號可以遠高于總流量數據信號。
            因此怎樣擺脫正交和干擾電勢差的直接影響是工頻正弦波形勵磁技術的關鍵課題研究。
            次之是積分電路干擾,就是指與此同時發生在感應器2個電級上,工作頻率和相位差都和數據流量數據信號一致的干擾數據信號。蘭州電磁水表一般以為是尖端放電,絕緣層電阻分壓及其感應器管路上的雜散電流量所造成。如下圖7-4所顯示,感應器的勵磁電磁線圈電極極化A和B不但存有著接地電阻Rm,與此同時還存有著分布電容Cf。蘭州電磁水表設兩電級中的內電阻為Rs,則勵磁工作電壓U根據接地電阻和分布電容與感應器內電阻分壓,在兩電級上與此同時造成損耗。

            設勵磁工作電壓為U=Umsinomega;t,則在Cf上形成的容抗為

            Rc和Rm并接,假如Rm》Rc,則得總特性阻抗R約為Rc。那樣,R和內電阻Rs/2對勵磁工作電壓U開展分壓,在電級上把獲得由分布電容Cf串進的干擾工作電壓e2為

            因為同相干擾數據信號的頻次和相位差與總流量數據信號完全一致,累加在總流量數據信號中無法清除,以致電磁流量計零點不穩定。
            第三是工頻正弦波形配電開關電源存有電源電壓和次數的起伏,由式(7-5)得知,工作電壓和工作頻率遍布危害Bm和omega;,進而導致對測定的危害。
            具體運用中,盡管已采用相敏整流器、嚴苛的電磁屏蔽掉和路線賠償、開關電源賠償、全自動正交和抑止系統軟件等技術對策以清除與總流量數據信號工作頻率一致的工頻干擾工作電壓,但因為正交和干擾數據信號電勢差通常有比較大幅度值,全自動正交和抑止系統軟件等抗干擾對策不太可能徹底清除干擾數據信號,進而造成電磁流量計零點的不穩定,測量精度無法提升。這就是工頻正弦波形勵磁方法對電磁流量計的限定,促使電磁流量計的特性難以進一步提高。
            低頻率矩形波勵磁技術
            低頻率矩形波勵磁技術是融合了直流電勵磁和溝通交流勵磁技術的優勢,與此同時規避了他們缺陷的一種勵磁技術。20新蘭州電磁水表世紀70時代至今,伴隨著集成化電流量技術和同歩取樣技術的快速發展和產品化,低頻率矩形波勵磁技術應時而生,在電磁流量計中獲得普遍好用。它的勵磁磁場波型如下圖7-3c和d所顯示,其工作頻率通常為工頻的雙數分之一(一般為1/2-1/32)。70時代早期以單正負極低頻率矩形波勵磁技術為主導,中后期以雙正負極低頻率矩形波勵磁技術為主導而逐漸其工業生產運用。
            從圖7-3中能夠看見,在大半個周期時間內,磁場是一恒穩的直流電磁場,它具備直流電勵磁技術受電磁干擾危害小,不造成渦輪增壓效用、正交和干擾和積分電路干擾小等特性;從全部時間全過程看,矩形波數據信號也是一個交替變化數據信號,具備正弦波形勵磁技術基本上不造成電極極化狀況,有利于變大和解決數據信號,防止直流放大器零點漂移、噪音、可靠性等問題的優勢。因此低頻率矩形波勵磁技術具備較好的抗干擾特性,在電磁流量計中已獲得廣泛運用。
            低頻率矩形波勵磁中,因為勵磁電流量矩形波存有上升沿和降低沿,依據式7-6,在上升沿和降低沿處,必定也存有正交和干擾(全微分干擾)。其沿越陡,全微分干擾電勢差越大,但迅速便會消退,產生一窄小的尖鋒單脈沖;上升沿和降低沿轉變越遲緩,則全微分干擾越小,但歷經時間越長。
            怎么消除上升沿和降低沿處的全微分干擾,是低頻率矩形波勵磁技術要處理的首要問題之一。因為一般電磁流量傳感器勵磁繞阻中電感器和電阻器的參考值L/R通常較小。伴隨著勵磁電流量進到穩定,全微分干擾也迅速能全自動消退。因此,為了更好地清除全微分干擾對總流量數據的危害,通常在勵磁電流量進到穩定的勻速運動環節(即矩形波的坡屋頂一部分)后,再對總流量數據信號工作電壓開展同歩取樣,如下圖7-5所顯示。

            那樣,全微分干擾數據信號不可以進到同歩取樣,因而都不危害總流量數據信號導出。除此之外,同歩取樣單脈沖相對性工頻而言是一寬單脈沖,并挑選為工頻周期時間或工頻周期時間的非負整數,如下圖7-5e所顯示,那樣,即使總流量數據信號中沾有工頻干擾數據信號,因其取樣時間為詳細的工頻周期時間,其均值為零,工頻干擾工作電壓失靈。另一方面,因為勵磁工作頻率低,渦電流不大,靜電感應藕合分布電容的危害小,因此,因為尖端放電而造成的同相干擾也大大的減少。綜上所述所顯示,低頻率矩形波勵磁方法有下面好多個優勢。
            1)能防止正弦波形溝通交流磁場的正交和干擾;
            2)基本上清除由分布電容造成的工頻干擾;
            3)能抑止溝通交流磁場在壁厚和液體內造成的渦電流;
            4)能清除直流電磁場的電極極化狀況。
            低頻率矩形波勵磁技術的選用,解決了長時間困惑電磁流量計的電磁干擾問題,進一步提高了電磁流量計的零點可靠性和測量精度,變小感應器的容積,減少勵磁輸出功率,使轉化器和感應器一體化,提升電磁流量計的總體特性,擴寬了電磁流量計的工業生產主要用途。
            勵磁技術的新發展
            1、三值低頻率矩形波勵磁蘭州電磁水表技術
            三值低頻率矩形波勵磁技術是我們在匯總低頻率矩形波勵磁技術的根基上,為了更好地使儀表盤零點更平穩而提起的一種勵磁技術,磁場波型如下圖7-3e所顯示。其最大的的特征是建立在零態時動態性校準零點,因此具備更優質的零點可靠性。
            三值低頻率矩形波勵磁方法的勵磁電流量一般選用工頻的1/8工作頻率,以 B,0蘭州電磁水表,-B三值開展勵磁,根據對正一零一負一零一正變化趨勢的三種情況開展取樣和解決,如下圖7-6所顯示。

            其主要的特征是能在零態時動態性校準零點,合理地清除了總流量數據的零位噪音,進而進一步提高了儀表盤零位的可靠性;次之,它與低頻率矩形波勵磁技術一樣,可以選用同歩取樣技術來清除上升沿和降低沿處的全微分干擾;選用寬單脈沖取樣以清蘭州電磁水表除混跡總流量數據信號中的工頻干擾數據信號;第三,它可以根據一個周期時間內的四次取樣值,類似覺得電極極化電勢差勻速運動,運用微處理器的標值計算作用得到清除電極極化電勢差的危害。
            因此,選用三值低頻率矩形波勵磁技術的電磁流量計零點平穩,抗工頻工作能力強,測量精度進一步提高,感應器企業流動速度的數據流量數據信號工作電壓可減少到工頻勵磁方法時的1/4,進而可進一步減少勵磁功能損耗,完成電磁流量計的中小型輕巧一體化,在電磁流量計中已獲得廣泛運用。
            2、雙頻矩形波勵磁技術
            三值低頻率矩形波勵磁方法具備良好的零點可靠性,但在精確測量沙漿(如沙漿流量計)、紙槳等含化學纖維和固態顆粒物的液體物質和低導電率液體總流量時,發生固態顆粒物擦過電級表層而造成低頻率頂峰噪音和氣體流動性噪音,那樣通常造成勵磁工作頻率較低的三值勵磁電流量流量計導出晃動不穩。
            三值低頻率矩形波勵磁零點平穩,但沒法抑止低頻率噪音;較高頻的矩形波磁場能清除低頻率噪音,但一般其零點可靠性較差。大家在剖析各種各樣勵磁技術的根基上,明確提出了雙頻矩形波勵磁技術,其磁場波型如下圖7-3f所顯示。高頻率一部分是75Hz的矩形波,外包絡線是1/8工頻的低頻率矩形波。選用這類勵磁方法,可以用高頻率波取樣來清除含化學纖維和固態顆粒物液體物質的低頻率噪音,與此同時又維持了低頻率矩形波勵磁零點平穩的優勢,獲得了不錯的運用實際效果。

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