恒磁式電磁流量計極化控制問題的提出

恒磁式電磁流量計極化控制問題的提出
   3．1．1傳感器輸出的流量信號及干擾
   傳感器感應產生的流量信號是電極間的電位差，即一種電壓信號。實際上， 由于電磁感應、靜電效應以及電化學反應等原因，電極輸出的電壓不僅僅是與流體流速成比例的感應電動勢，也包含了各種干擾成分在內【6’251。因此，必須在后續的信號放大處理部分予以消除。在實際的電磁流量計中，電極輸出信號的表達式如下： E：E+idB+轡+巳+吃+％(3-1) l dt dt2 c 4 。式中： E——流速信號5 牢——磁場變化時產生的正交干擾； 宴——磁場變化時產生的同相干擾； df。巳——共模干擾。％——串模干擾5 ％——零點漂移干擾，包括極化電壓干擾等。在交變勵磁的電磁流量計中，正交干擾和同相干擾是由于勵磁磁場的突變引起的，是交變勵磁的電磁流量計的主要干擾。但在磁鋼勵磁的電磁流量計中， 磁場方向是恒定的，所以不存在正交干擾和同相干擾，因而可以大大簡化后續的信號處理。共模干擾和串模干擾主要是由于電磁流量計附近的電磁干擾和靜電干擾產生的，可以通過電磁屏蔽和良好的接地加以抑制【26】。因此，對于磁鋼勵磁的電磁流量計來說，零點漂移干擾是主要干擾，并且以極化電壓干擾為主。
   3．1．2恒磁式電磁流量計的極化電壓
   當金屬和電解質溶液接觸時，根據溶液中離子濃度的不同，可能產生兩種不同的現象：一是溶液中的金屬離子轉移到金屬電極上去，使電極帶正電荷； 或者正好相反，金屬電極把陽離子送入溶液，電極本身帶負電荷。電極表面的電荷從溶液中吸引異號離子，而排斥同號離子。因此，存在于這兩相之間的過量電荷的薄層區域就叫做雙電層。雙電層之間產生一個電場，從而在電極流體介質間形成一定的電位，存在一定的電位差【271，這就是平常說的極化現象【27。291。電磁流量計測量流速時，金屬電極接觸導電流體，相當于兩種不同的介質接觸，必然發生電化學反應，存在極化和雙電層現象，電磁流量計采集信號時， 不可避免地涉及到極化和雙電層的建立和消除問題。而且，極化電壓與電極材料和液體的性質有關，還受到流速和感應電動勢的影響，所以，它是一個很不穩定的、具有很大隨機性的直流電壓。恒磁式電磁流量傳感器采用磁鋼勵磁，由于磁場方向恒定，使得通過測量管道的電解質液體被極化，產生正負離子，在電場力的作用下，負離子跑向正極，正離子跑向負極【301，如圖3．1所示。從而導致正負電極分別被相反極性的離子所包圍，直流感應電動勢在兩電極表面上形成固定的正負極性，引起被測流體介質電解，電極表面產生極化現象，形成極化電壓。N S 圖3．1極化電壓的產生機理
   本課題設計的恒磁式電磁流量傳感器所產生的極化電壓，在滿管無流速的情況下，示波器所采集的傳感器兩電極上的極化電壓信號如圖3．2所示。從圖中可以看出，該極化電壓值在200mv左右，圖(a)和圖(b)的測量時間相差40分鐘，它們的變化不穩定且有隨機性。(a)電極上的初始極化電壓10即Ⅳ110聃u 12．5憾I l c¨i，I RUT0 l$fli伊t．EI (b)一段時間后電極上的極化電壓圖3．2傳感器電極上的極化電壓
   一般來說，反應流速的感應電動勢非常微弱(一般為O．1mv／(1m／s))[31-33】， 是微伏級的電壓，而極化電壓可以達到上百毫伏，因此極化電壓遠遠大于反應流速的感應電動勢。而且，在電磁流量計實際測量過程中，受實驗環境的影響， 兩個電極上疊加了一系列的干擾信號。此外，極化電壓也會對感應電動勢產生影響。以上種種因素使得直接從較大的隨機變化的極化電壓中提取出微弱的感應電動勢十分困難。
   恒磁式電磁流量傳感器采用永磁體產生勵磁磁場，因而得到的反映流速的感應電動勢較通電線圈勵磁的電磁流量傳感器大很多。但是，極化電壓的值仍比感應電動勢大一個數量級以上。因此，要從包含較大極化電壓的電極電壓信號中提取值相對較小的感應電動勢，極化電壓問題是亟需解決的首要問題。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多信息請訪問開封中儀網站：