恒磁式電磁流量計的研究內(nèi)容

恒磁式電磁流量計的研究內(nèi)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(yīng)用于一般導(dǎo)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(xiàn)在以下幾點：
  1)極化電壓與電極材料、液體性質(zhì)有關(guān)，且影響感應(yīng)電動勢；
  2)直流極化電壓隨機性大，且遠遠大于反應(yīng)流速的感應(yīng)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(yīng)強度增大了很多，但與極化電壓相比，反應(yīng)流速的感應(yīng)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(guī)律隨機變化的極化電壓中提取出有用的微弱感應(yīng)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(chǔ)上，比較現(xiàn)有的電磁流量計有關(guān)的技術(shù)，本課題試探性地從極化電壓的角度出發(fā)，而不像現(xiàn)有的電磁流量計那樣避開極化問題，探索了幾種相關(guān)的實驗方法，最終，在參考和借鑒電極結(jié)構(gòu)、極化現(xiàn)象產(chǎn)生機理和雙電層理論【16】的基礎(chǔ)上，提出了一種動態(tài)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(yīng)流體流速的感應(yīng)電動勢。
   因此，本課題首先設(shè)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(tài)反饋極化電壓控制方法，設(shè)計了相應(yīng)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(shè)計方法的可行性。
   論文編排
   本論文全文共分六章，后續(xù)的章節(jié)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(shù)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(chǔ)上，設(shè)計了基于磁鋼勵磁的恒磁式電磁流量傳感器，并對設(shè)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(chǎn)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(chǔ)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(yōu)缺點，從而提出了動態(tài)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(tài)反饋極化控制方法，對該方法進行了詳細的分析與推導(dǎo)，并針對在實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，對動態(tài)反饋極化控制方法進行了改進。基于改進的動態(tài)反饋極化控制方法，本課題設(shè)計了恒磁式電磁流量計的硬件電路系統(tǒng)。硬件電路部分主要包括轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計，極化控制電路的設(shè)計，以及單片機及其外圍系統(tǒng)的設(shè)計。這一章是本課題的研究核心。
   第五章闡述了本課題設(shè)計的恒磁式智能電磁流量計的軟件系統(tǒng)，以及該流量儀表系統(tǒng)(包括硬件電路和軟件系統(tǒng))的實驗。根據(jù)第四章設(shè)計的改進后的動態(tài)反饋極化控制方法和硬件電路系統(tǒng)，本課題設(shè)計的軟件系統(tǒng)主要包括中斷程序設(shè)計(包括定時器中斷和A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷)和數(shù)據(jù)處理程序。最后，對本課題設(shè)計的流量儀表進行了實驗，并實驗結(jié)果進行了相應(yīng)的分析。第六章是本文的總結(jié)，總結(jié)了本課題的研究工作，指出了研究內(nèi)容的不足， 并針對有待完善的研究內(nèi)容和方向，提出了下一步的工作展望。