恒磁式電磁流量計的研究內容

恒磁式電磁流量計的研究內容
   自1832年法拉第進行電磁流量計試驗以來，恒磁式電磁流量計的研究一直是電磁流量計研究中的難題之一。本課題的研究目的就是探索一種有效的極化控制方法，以便解決磁鋼勵磁的電磁流量計的極化問題，使恒磁式電磁流量計應用于一般導電性流體的測量成為可能。
   就恒磁式電磁流量計目前的研究而言，主要難點集中體現在以下幾點：
  1)極化電壓與電極材料、液體性質有關，且影響感應電動勢；
  2)直流極化電壓隨機性大，且遠遠大于反應流速的感應電動勢；
  3)實際測量過程中，兩電極上疊加了一系列的干擾信號；
  4)盡管磁感應強度增大了很多，但與極化電壓相比，反應流速的感應電動勢仍然非常微弱。
   以上眾多問題使得從一個較大的無規律隨機變化的極化電壓中提取出有用的微弱感應電動勢十分困難，也是目前電磁流量計研究的難點之一。本課題針對磁鋼勵磁的特點，在前人研究方法的基礎上，比較現有的電磁流量計有關的技術，本課題試探性地從極化電壓的角度出發，而不像現有的電磁流量計那樣避開極化問題，探索了幾種相關的實驗方法，最終，在參考和借鑒電極結構、極化現象產生機理和雙電層理論【16】的基礎上，提出了一種動態跟蹤極化電壓并反饋控制的方法來有效地抑制極化電壓，從而提取出反應流體流速的感應電動勢。
   因此，本課題首先設計了恒磁式電磁流量傳感器，并探索了多種實驗方法， 提出了動態反饋極化電壓控制方法，設計了相應的硬件測控電路和配套的軟件。并通過實驗來驗證本課題設計方法的可行性。
   論文編排
   本論文全文共分六章，后續的章節安排如下：
   第二章闡述了電磁流量傳感器的研究，介紹了電磁流量計的組成，并對各種勵磁技術的工作原理和特點進行了闡述和分析，最后在借鑒已有的電磁流量傳感器的基礎上，設計了基于磁鋼勵磁的恒磁式電磁流量傳感器，并對設計過程中需要注意的問題進行了說明。
   第三章闡述了恒磁式電磁流量計極化控制方法的研究，針對恒磁式電磁流量傳感器產生極化電壓的特點，在已有的線圈勵磁的電磁流量計極化處理方法的基礎上，對恒磁式電磁流量計的幾種極化電壓控制方法進行了研究，并分析了各種方法的優缺點，從而提出了動態反饋極化控制電壓的方法。
   第四章闡述了本課題提出的動態反饋極化控制方法，對該方法進行了詳細的分析與推導，并針對在實驗過程中發現的問題，對動態反饋極化控制方法進行了改進。基于改進的動態反饋極化控制方法，本課題設計了恒磁式電磁流量計的硬件電路系統。硬件電路部分主要包括轉換器電路的設計，極化控制電路的設計，以及單片機及其外圍系統的設計。這一章是本課題的研究核心。
   第五章闡述了本課題設計的恒磁式智能電磁流量計的軟件系統，以及該流量儀表系統(包括硬件電路和軟件系統)的實驗。根據第四章設計的改進后的動態反饋極化控制方法和硬件電路系統，本課題設計的軟件系統主要包括中斷程序設計(包括定時器中斷和A／D轉換結束中斷)和數據處理程序。最后，對本課題設計的流量儀表進行了實驗，并實驗結果進行了相應的分析。第六章是本文的總結，總結了本課題的研究工作，指出了研究內容的不足， 并針對有待完善的研究內容和方向，提出了下一步的工作展望。