恒磁式電磁流量計結論與展望

恒磁式電磁流量計結論與展望
   自1832年法拉第利用地球磁場測量泰晤士河的水流以來，電磁流量計歷經一百多年的發展，其每一步進展都是建立在對電磁流量計系統信號特性更深入的認識和了解的基礎上，體現在新的實現技術及信號處理方法研究的進展方面。恒磁式電磁流量計雖然是實現工業應用的電磁流量計，但是由于其極化電壓大且不易消除的特點，其應用范圍一直十分有限。因此，如何使恒磁式電磁流量計應用于一般的工業生產測量中，一直是電磁流量計行業的一個研究熱點和難點。本課題設計的恒磁式電磁流量計及其相應的信號處理方法，使其應用到一般的工業生產測量中成為可能。
   本文在簡單總結了電磁流量計勵磁技術的基礎上，對恒磁式電磁流量計技術進行了詳細的分析與研究，包括恒磁式電磁流量計的國內外研究現狀、傳感器設計、信號處理方法和系統的實現(包括硬件和軟件)等的研究，主要完成的研究工作和創新點包括：
  1．在分析了恒磁式電磁流量傳感器國內外研究方法的基礎上，完成了恒磁式電磁流量傳感器的設計；
  2．對已有的極化電壓控制方法進行了研究，針對極化電壓大且時時變化的特點，提出了動態反饋極化控制方法，根據極化電壓的變化來實時調整反饋控制電壓的作用時間，從而將極化電壓控制到某一固定值，消除其對反映流量信號的感應電動勢的影響，獲得反映流速變化的感應電動勢；
  3．基于本課題設計的傳感器和信號處理方法，設計了該流量儀表的硬件電路，其中主要包括轉換器電路、極化控制電路和單片機及其外圍系統電路；
  4．根據本課題設計硬件電路和信號處理方法，編寫相應的軟件程序，主要包括中斷程序和數據處理程序的設計；
  5．在硬件和軟件分別調試通過的基礎上，實現了軟硬件聯調，并對實驗結果進行了分析。實驗結果表明本課題設計的動態反饋極化控制方法可以較好的抑制極化電壓，使恒磁式電磁流量計應用到一般導電流體的測量成為可能。本課題設計的基于動態反饋極化控制方法的恒磁式電磁流量計，有效地抑制了極化電壓對反映流體流量的感應電動勢信號的影響。但是，由于水平和時間的限制，本課題的研究更多的還是停留在方法的探索研究階段，還有很多工作需要進一步細致和完善，對一些相關的問題還有待進一步的研究和解決。因此，本課題下一步的研究內容和方向可以主要從以下幾個方面考慮：
  1．對極化電壓的機理做進一步的分析，從而可以更好的根據其特性進行相應的控制；對于控制時段和測量時段的時間間隔，以及整個控制．測量周期的時間長短，都應從實驗和理論的兩種角度做進一步的分析推導，最終確定一個更合適的頻率，更好的控制極化電壓，更準確的獲得反映流量信號的感應電動勢；
  2．為了保證準確、實時的測量極化電壓的大小，從而有效控制反饋電壓作用到測量電極上的時間，硬件電路中采用的二階RC低通濾波電路，既要濾除高頻噪聲，又要準確反映實時信號值，因此需要從理論和實驗兩方面來權衡其濾波器的時間常數，保證測量的準確性和快速性；
 3．本課題設計的反饋控制電壓采用固定電壓值(如±0．5Ⅵ，方法簡單，但是其值相對于極化電壓來說還是太大，而且其電壓固定，不能隨信號幅度的變化而變化，控制不夠準確，影響信號測量的精度。D／A輸出來控制反饋，根據極化電壓來決定反饋電壓的大小，可以體現信號的變化，提高測量的準確性；
  4．本課題中，兩路測量和控制極化電壓的電路分開來單獨調試來控制極化， 實際中，兩路信號可能存在一定的差值，因此，可以綜合考慮兩路信號以及兩路信號的和值來控制極化電壓，提高控制的準確性和測量的精度；
  5．完善恒磁式電磁流量儀表的功能，本課題設計的流量儀表功能簡單，僅僅完成的反映流體流量的功能，可以完善以下功能：自動調零，根據極化電壓來自動調整控制．測量周期，多參數測量(如電導率、液位等)，累計流量等功能。
   總之，經過本課題兩年多的研究，從理論和實驗兩方面都證實了動態反饋極化控制方法可以較好的抑制極化電壓，預示著磁鋼勵磁的電磁流量計應用到一般導電流體測量的可行性。衷心希望本課題的研究內容和結果可以為同行的研究人員提供一點有價值的參考信息，特別是對磁鋼勵磁的電磁流量計的研究人員有所啟發和幫助。
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