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電磁流量計(jì)勵(lì)磁系統(tǒng)
勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生傳感器所需要的工作磁場,它直接決定了感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生, 同時(shí)決定了整個(gè)系統(tǒng)的測量精度[16--18l。勵(lì)磁系統(tǒng)由兩部分組成:勵(lì)磁線圈和勵(lì)磁電路。勵(lì)磁線圈的作用是產(chǎn)生工作磁場,兩個(gè)勵(lì)磁線圈分別安裝在測量管道的上下, 當(dāng)通上勵(lì)磁電流后,即可產(chǎn)生磁場。勵(lì)磁電路的作用是產(chǎn)生勵(lì)磁線圈的工作電流。勵(lì)磁電流一般有直流勵(lì)磁、工頻正弦波勵(lì)磁、低頻矩形波勵(lì)磁、三值低頻矩形波勵(lì)磁、雙頻矩形波勵(lì)磁等。
l、直流勵(lì)磁
出現(xiàn),在1951年由荷蘭科學(xué)家研制成功。直流勵(lì)磁使用永磁體或給勵(lì)磁線圈施加直流電來產(chǎn)生固定的磁場。因?yàn)樗倪@些特性,產(chǎn)生了以下問題:感應(yīng)電動(dòng)勢在兩電極表面形成固定正負(fù)極,持續(xù)作用與被測液體,使其電解,在電極表面產(chǎn)生極化現(xiàn)象,這樣會(huì)使流量信號的感應(yīng)電動(dòng)勢變小,信號源內(nèi)阻變大;同時(shí),直流勵(lì)磁在電極間所產(chǎn)生的不均衡的電化學(xué)干擾電勢疊加在流量信號中,影響測量精度,而且隨著時(shí)間、被測液體特性以及流體流動(dòng)狀態(tài)等變化而變化;再次,直流勵(lì)磁存在著零點(diǎn)漂移等問題很難解決。它的上述這些問題決定了直流勵(lì)磁目前主要應(yīng)用在液態(tài)金屬測量。圖2.3直流勵(lì)磁
2、工頻正弦波勵(lì)磁
工頻正弦波勵(lì)磁的真正實(shí)現(xiàn)始于上世紀(jì)50年代,它的出現(xiàn)促進(jìn)了電磁流量計(jì)的廣泛應(yīng)用。它利用工頻50Hz正弦波電源給勵(lì)磁線圈供電,勵(lì)磁波形如下圖2.4。工頻正弦波基本可以消除電極的極化現(xiàn)象,降低電極電化學(xué)現(xiàn)象和傳感器內(nèi)阻; 另外,得到的流量信號也是工頻正弦波信號,便于信號處理。然而,它也存在很多缺點(diǎn):首先是工頻干擾問題,同時(shí)存在電源電壓幅值和頻率波動(dòng)干擾。圖2.4工頻正弦波勵(lì)磁
3、低頻矩形波勵(lì)磁
低頻矩形波同時(shí)具有直流勵(lì)磁和工頻正弦波勵(lì)磁的特點(diǎn),由A.B.Denison、M.P.Spencer和H.D.Green在1955年提出。該技術(shù)不但繼承了直流勵(lì)磁不產(chǎn)生渦流效應(yīng)、正交干擾和同相干擾的優(yōu)點(diǎn),而且具有工頻正弦波勵(lì)磁基本不產(chǎn)生極化效應(yīng),便于放大信號處理的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)避免了直流放大器零點(diǎn)漂移、噪聲、穩(wěn)定性等問題,得到了廣泛的應(yīng)用。圖2.5a單極性低頻矩形波勵(lì)磁圖2.5b雙極性低頻矩形波勵(lì)磁
4、三值低頻矩形波勵(lì)磁
1983年,三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)被成功研制出來,它采用工頻頻率的八分之一為周期,勵(lì)磁電流按正一零一負(fù)一零一正變化,波形如圖。它的特點(diǎn)是零點(diǎn)自校準(zhǔn),具有更好的零點(diǎn)穩(wěn)定性。不過由于勵(lì)磁電流積分干擾的影響,該技術(shù)在測量含有顆粒的液體(比如泥漿、紙漿、礦漿等)時(shí)表現(xiàn)不足。圖2.6三值低頻矩形波勵(lì)磁
5、雙頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)
為了解決智能電磁流量計(jì)三值低頻矩形波勵(lì)磁不能同時(shí)消除低頻尖峰噪聲、液體流動(dòng)噪聲和零點(diǎn)穩(wěn)定的矛盾,1988年日本橫河電機(jī)株式會(huì)社提出雙頻勵(lì)磁技術(shù)來解決含有顆粒的液體(泥漿、紙漿、礦漿等)的測量。不過由于其轉(zhuǎn)換器復(fù)雜、成本增加、功耗大,所以并沒有得到廣泛應(yīng)用。圖2.7 雙頻矩形波勵(lì)磁
綜合分析上面各種勵(lì)磁方式后,可以發(fā)現(xiàn)正弦波勵(lì)磁存在工頻干擾和正交干擾,經(jīng)常淹沒流量信號;低頻矩形波雖解決了這些問題,但存在微分干擾,同時(shí)有渦電流的影響;雙頻矩形波勵(lì)磁又太過復(fù)雜;三值低頻矩形波改善了微分干擾, 只是不能應(yīng)用在某些領(lǐng)域?;谝陨锨闆r,我們這里采用的是三值低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù),采用MCU控制產(chǎn)生所需要的勵(lì)磁電流,這樣還可以通過編程隨時(shí)改變勵(lì)磁方式,增加了系統(tǒng)的靈活性。勵(lì)磁電路如下圖2.8。圖2.8勵(lì)磁電路不意圖
從上圖可以看出該電路主要由恒流源、電子開關(guān)、勵(lì)磁線圈等電路組成,恒流源是該電路的核心,它的穩(wěn)定性關(guān)系到測量的精度。四個(gè)電子開關(guān)受MCU控制, 兩個(gè)一組交替打開。K1、K4打開時(shí)(K3、K2斷開)勵(lì)磁電流從K1向左流過勵(lì)磁線圈;K2、K3打開時(shí)(K1、K4斷開)勵(lì)磁電流從K3向右流過勵(lì)磁線圈。開關(guān)K1、K4和K2、K3分別受勵(lì)磁控制脈沖negative和positive的控制,這樣MCU 通過對negative和positive的控制就能產(chǎn)生需要的工作磁場。--擴(kuò)展閱讀:開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品,更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站:
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