摘要(yào):電磁流量(liàng)計 量程寬(kuan)、結構簡單(dan)應用廣泛(fàn)。以電磁流(liu)量計的結(jie)構演變與(yǔ)幹擾抑制(zhi)爲線索,兩(liǎng)個大方向(xiang)下的各個(gè)方向的電(diàn)磁🔅流量計(jì),并分析了(le)其未來發(fā)介紹了展(zhan)方向和趨(qu)勢,在電🔅子(zi)不斷發展(zhǎn)與💔流量計(ji)❤️量方法呈(chéng)現多樣化(huà)基礎上,未(wei)來電磁流(liu)量計仍以(yǐ)提㊙️高線圈(quān)勵磁精度(dù)來抑制噪(zao)聲幹擾爲(wèi)主,同時又(yòu)不斷改變(bian)自身結構(gòu)和組🍓合方(fang)法測量,以(yǐ)适應越來(lái)越複雜的(de)流🔞體測量(liàng)環境。
0引言(yán)
　　從20世紀50年(nián)代以來,電(diàn)磁流量計(jì)憑借其精(jīng)度高量程(cheng)寬、反應靈(ling)敏✍️、耐腐蝕(shi)等優點廣(guang)泛應用于(yú)石油、化工(gōng)、水計量、制(zhi)藥等行業(yè),迅速成爲(wèi)實用性最(zuì)爲廣泛的(de)工業測量(liang)儀表之一(yi)。經過幾十(shí)年的發展(zhǎn),電磁流量(liàng)計的結構(gòu)、信号幹擾(rao)抑制技術(shu)革新成爲(wèi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電磁流量(liang)計測量性(xìng)能❌提高的(de)重要方向(xiàng)。電磁流量(liàng)計的結構(gou)📧、電磁流量(liàng)計幹🚶擾抑(yi)制方法爲(wèi)☔線索,總結(jié)近年來電(dian)磁流量計(jì)現狀及👅成(chéng)果.并分析(xi)其發展趨(qū)勢,爲以後(hou)流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計的(de)優化、設計(jì)、智能化等(děng)工作提供(gòng)🥰一定的參(cān)考與基礎(chu)💁。
1電磁流量(liàng)計基本原(yuán)理
　　電磁流(liú)量計的基(jī)本工作原(yuán)理是法拉(lā)第電磁感(gǎn)應定律，當(dāng)被測液體(ti)經過測量(liàng)管内部時(shí)會在磁場(chǎng)中切割磁(ci)感線産生(sheng)感應電🌈動(dòng)勢,在2個測(cè)量電極之(zhi)間産生的(de)感應電動(dòng)勢爲E=kBDv,由流(liú)量🚩Q=πD2v/4可得流(liu)🈲量Q與感應(ying)電動勢E的(de)關系爲Q=πDE/4kB。其(qí)中,E爲感應(ying)電動勢,k爲(wèi)常系數,B爲(wei)磁感應強(qiáng)度,D爲管道(dào)内徑的寬(kuan)度,v爲流體(ti)流速。
　　由于(yú)傳統電磁(cí)流量計對(duì)被測液體(ti)有最低導(dǎo)電率⚽的要(yào)求，電磁流(liu)量計的測(ce)量管爲絕(jue)緣測量管(guǎn)或内部襯(chèn)裏有絕緣(yuán)🏃🏻材料,絕緣(yuan)襯裏限制(zhi)了被測流(liu)體的溫度(du)範🤟圍及流(liú)量計的👈可(kě)靠性🌈與适(shi)用♉性。傳統(tǒng)電磁流量(liàng)計的單電(dian)極對是根(gēn)據感應電(diàn)壓信号計(ji)算整💚個流(liú)動截面處(chu)的平均速(sù)⭐度,因而，對(dui)被測流體(ti)流速分布(bu)敏感,隻能(neng)測量滿管(guan)流體,測量(liàng)精度受被(bei)測流體的(de)非軸對稱(chēng)速度分布(bu)影響大,因(yīn)此對直管(guan)段要求✂️高(gāo);此外,單一(yi)電磁💁流量(liàng)計無法正(zheng)确測量多(duo)相流中的(de)導電相速(sù)度,尤其☀️是(shì)在工業現(xiàn)場中存在(zài)的油🌐水兩(liǎng)相流、油氣(qi)兩相流等(deng)測量工況(kuang)下測量結(jié)果會有很(hěn)大的誤差(cha)。因此,需要(yao)改變電磁(cí)流量計結(jie)構、對勵磁(cí)♍方式和信(xin)号調理技(ji)☔術進行優(yōu)化，使其适(shì)應更複雜(zá)的測量環(huan)境。
2電磁流(liu)量計結構(gòu)演化分析(xi)
　　電磁流量(liàng)計結構優(you)化的主要(yao)方式包括(kuo)從測量管(guǎn)、勵磁線圈(quan)結構、測量(liang)電極的位(wèi)置和數量(liàng)等方面進(jìn)行改💰變,從(cóng)而得到适(shi)用複雜工(gōng)況的電磁(ci)流量計。
2.1非(fēi)絕緣測量(liang)管電磁流(liu)量計
　　電磁(cí)流量計絕(jue)緣襯裏的(de)作用是防(fáng)止感應信(xìn)号被金屬(shǔ)測量管短(duan)路,提高了(le)流量計的(de)測量精度(du)。國内♻️的電(diàn)磁流量計(ji)的常見襯(chèn)裏材料有(you)聚四氟乙(yǐ)烯、聚三氟(fú)氣乙烯、硬(yìng)橡膠、聚氨(ān)酯橡膠、乙(yǐ)烯與四氟(fú)氯乙烯共(gong)聚物等。但(dàn)這些絕緣(yuán)材料在耐(nài)磨性、耐高(gāo)溫、耐氧化(huà)性、耐酸🌈堿(jian)性等方面(miàn)不能兼得(de),電磁流量(liàng)計的絕緣(yuán)襯裏限制(zhì)了其測量(liang)流體的适(shi)用範圍及(jí)适用工況(kuang),因此希望(wàng)電磁流量(liang)計能突破(pò)絕緣襯裏(lǐ)和絕緣🌈測(cè)量管的限(xian)制，采用非(fēi)絕緣測量(liang)管進行流(liu)量的測量(liang)。
　　非絕緣測(cè)量管電磁(ci)流量計的(de)原理是建(jiàn)立流體與(yu)非絕緣金(jin)☔屬管壁之(zhī)間不同的(de)邊界條件(jiàn)。通過施加(jia)💯與流體流(liu)量成正比(bǐ)的電壓,在(zài)管壁上形(xíng)成電勢分(fen)布,由于📧電(diàn)流流過金(jin)屬管壁,使(shi)得管壁上(shàng)的電勢分(fen)布與流體(tǐ)中的流動(dòng)信号電勢(shì)不同,這就(jiù)⛱️建立了管(guan)道與非絕(jué)緣金屬管(guan)壁之間的(de)邊界條件(jiàn),這個邊界(jiè)條件與絕(jué)緣襯裏同(tóng)樣起到了(le)防止電流(liu)經過引起(qǐ)短路的作(zuo)用。也稱這(zhè)種新的控(kong)制方法爲(wèi)“電勢補償(cháng)❤️法☎️”。非絕緣(yuan)測量管電(dian)🏃‍♀️磁流量計(ji)的結構如(rú)圖1所示。
 
2.2不(bú)同勵磁線(xiàn)圈形狀的(de)電磁流量(liang)計
　　電磁流(liu)量計的勵(li)磁系統是(shì)由勵磁線(xiàn)圈、導磁鐵(tiě)芯和磁轭(è)👅等部分組(zu)成。電磁流(liu)量計的磁(ci)場特性不(bú)僅和勵👉磁(ci)電流大小(xiǎo)變化有關(guān),還深受勵(li)磁線圈的(de)形狀、尺寸(cun)大小、匝數(shu)等因素影(ying)響💯。電磁流(liú)量計工作(zuò)磁場的穩(wěn)定性和均(jun1)勻性是設(she)計分析勵(li)磁系統最(zui)關鍵的因(yin)素。不🔞同的(de)勵磁線圈(quān)形狀對電(diàn)磁流量計(jì)工作磁場(chang)的影響也(ye)各具特點(diǎn)。
2.2.1典型勵磁(cí)線圈
　　工業(yè)生産中廣(guǎng)泛應用的(de)勵磁線圈(quan)的形狀主(zhǔ)要有🆚圓形(xíng)線圈、菱形(xing)線圈矩形(xíng)線圈、馬鞍(ān)形線圈等(deng)。4種勵磁線(xian)🤞圈的仿真(zhen)幾何模型(xing)💘如圖2所示(shì)。典型的線(xiàn)圈結構仍(réng)存在一些(xie)不足,如亥(hai)姆霍茲線(xian)圈中部的(de)工作磁場(chang)均勻度較(jiào)好,而💚邊緣(yuan)處磁場卻(què)減弱❤️;菱形(xing)勵磁線圈(quān)和矩形📞勵(lì)磁線圈産(chǎn)生的工作(zuò)磁場在電(diàn)極附近的(de)分布均勻(yún)度較差;馬(mǎ)鞍形勵磁(cí)線圈的磁(ci)場.均🈲勻度(du)最好,但輸(shu)出感應電(dian)動勢大小(xiǎo)比亥姆霍(huo)茲線圈低(dī)。
 
2.2.2E形框架亥(hài)姆霍茲線(xiàn)圈
　　由于勵(li)磁線圈的(de)軸向長度(dù)有限,根據(ju)電磁感應(yīng)原理,線圈(quan)産生的磁(ci)場是一系(xi)列圓形的(de)閉環。在線(xian)圈🍉彎曲☎️的(de)磁場的🈲邊(biān)緣處形成(cheng)非均勻分(fen)布的磁場(chang)。即電磁場(chang)♉的分布在(zài)測量㊙️管方(fāng)向具有邊(biān)緣效應。ShereliffJA的(de)數🧡學模型(xing)中提到當(dāng)勵磁線圈(quan)的軸向長(zhǎng)度❄️接近測(ce)量📞管半徑(jing)的3倍時,有(you)限磁場的(de)靈敏度接(jie)近1。雖然分(fen)析✨了電磁(cí)流量計靈(líng)敏度與磁(cí)場軸向長(zhǎng)度之間的(de)關系,但勵(lì)磁線圈沿(yán)電極方向(xiàng)的長度㊙️仍(reng)未分析。
　　E形(xing)框架亥姆(mu)霍茲線圈(quān)是一種在(zài)傳統的亥(hài)姆霍茲📐線(xiàn)圈中加入(rù)導磁材料(liao)制成的E形(xíng)框架來模(mó)拟磁場☎️的(de)分布的改(gai)進勵磁結(jié)構👅。常用的(de)勵磁裝置(zhi)亥姆霍茲(zi)線圈具有(yǒu)2個👉平行排(pái)列的線圈(quan),并且測量(liang)管中的磁(ci)流場是2個(gè)線圈産生(shēng)的磁場💰的(de)疊加。爲了(le)減少在線(xiàn)圈邊緣漏(lòu)磁通的影(yǐng)響❓,一種由(yóu)導磁👨‍❤️‍👨材料(liào)構成的E形(xing)勵磁框架(jià),如圖3所示(shì)。線圈纏繞(rào)在E形框架(jià)的中心，整(zheng)個勵磁裝(zhuang)置由2個彼(bi)此相對放(fàng)置的E形框(kuang)架組成。線(xiàn)圈形狀是(shì)矩形的🎯，由(yóu)于E形框架(jia)具有高導(dǎo)磁率,磁力(lì)線可以集(jí)中在E形框(kuang)架的中🔴心(xin)區域，以提(ti)高穿過測(ce)量管的磁(ci)場的強度(dù)和✨均勻性(xìng),并且可以(yǐ)減小激勵(li)裝置的尺(chi)寸。其中,E形(xing)框架亥姆(mu)霍茲線圈(quān)沿着測✍️量(liang)管😄的軸向(xiàng)長度是48mm,即(ji)測量管👄半(bàn)徑的3倍。此(cǐ)種結構具(ju)有漏磁小(xiao)、磁場分布(bu)均勻等優(you)點。可🌏将磁(ci)通量集中(zhōng)在測量管(guan)周圍的區(qū)域以确保(bao)有足夠的(de)磁場強度(dù)來檢測流(liu)量流速信(xin)号。.
 
2.2.3雙層勵(li)磁線圈
　　明(ming)渠是一種(zhǒng)具有自由(yóu)表面液體(tǐ)流動的渠(qu)道。明渠水(shui)流也🚶‍♀️稱爲(wei)🌍重力流和(hé)無壓流,其(qí)靠重力作(zuò)用産生,表(biǎo)面相對壓(ya)力爲零且(qie)具🍉有自由(you)表面，因此(ci),明渠水流(liu)流經渠道(dào)的截面是(shi)時刻變化(huà)的。明渠電(diàn)磁流量計(ji)的主要設(shè)計問題是(shì)通過專🙇‍♀️門(men)設計的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼勵(lì)磁線圈📞來(lái)保證測量(liàng)區内磁場(chang)的☀️均勻分(fen)布。線圈的(de)設計還需(xū)應對幹擾(rao)📱電場的邊(bian)界效應，達(dá)到此需求(qiú)最簡單的(de)方法是在(zài)軸向上增(zēng)加㊙️線圈的(de)長度,但這(zhè)又增加了(le)線圈的制(zhi)造成本🙇‍♀️。雙(shuāng)層勵磁線(xian)圈結構爲(wèi)解決明😍渠(qu)電磁流量(liang)計的磁場(chǎng)分布問題(tí)奠定了基(ji)礎。
　　爲了使(shǐ)明渠流量(liang)計測量區(qū)磁場達到(dao)最佳均勻(yun)性,将雙層(ceng)線圈和亥(hài)姆霍茲線(xian)圈兩種勵(li)磁線圈進(jìn)行仿真💃🏻比(bi)較,圖4爲💁雙(shuang)層勵磁🈲線(xiàn)圈和亥姆(mu)霍茲線圈(quan)的仿真模(mó)型,發現雙(shuang)層線圈的(de)設計要優(yōu)于亥姆霍(huo)茲🐪線圈,如(ru)果在亥姆(mu)霍茲線圈(quān)中,在流向(xiàng)方向上使(shǐ)線圈長度(du)增加50%,則得(de)到的磁場(chang)分布均勻(yún)性與在雙(shuang)層線圈中(zhong)相同。因此(ci),雙層勵磁(cí)線🔱圈結構(gou)相比亥姆(mu)霍💃🏻茲勵磁(cí)線圈更适(shi)用于明渠(qu)電磁流量(liang)計。
 
2.3不同測(ce)量電極結(jie)構的電磁(cí)流量計
　　根(gen)據電極結(jie)構的不同(tóng),電磁流量(liang)計可分爲(wei)接觸式和(he)非接觸式(shi)兩種。接觸(chu)型電磁流(liú)量計使用(yòng)金屬點電(dian)極穿透管(guan)壁。非接👉觸(chù)式🔆電磁流(liú)量計是将(jiang)大面積🙇🏻的(de)金屬電極(ji)粘貼在測(ce)量管上,通(tōng)過電容耦(ou)合的方式(shì)獲得感應(ying)信号,因👣此(cǐ),又稱電容(rong)式電磁流(liu)量計。
2.3.1非接(jie)觸式電磁(cí)流量計
　　非(fēi)接觸式電(diàn)磁流量計(ji)具有一些(xiē)突出的優(you)點:一方面(mian)避免了被(bèi)測液體與(yǔ)檢測電極(jí)直接接觸(chù),解決了🆚檢(jian)測電極容(róng)易受到🌐液(ye)體腐蝕、磨(mo)損等問題(tí);選擇合适(shì)的襯裏材(cai)料,電容式(shi)電磁流量(liàng)計也可以(yǐ)實現對漿(jiang)液型和較(jiao)高腐蝕性(xìng)流體的檢(jian)測,增大了(le)流量儀💔表(biao)的使用範(fan)圍。另一方(fang)面,電磁流(liú)量計通過(guò)電容耦🈲合(he)的方式獲(huo)取被測液(ye)體流量信(xìn)号,被測流(liu)體與檢測(cè)電極之間(jiān)的耦合電(dian)容決定了(le)傳😄感器的(de)内阻;增加(jiā)耦合電容(rong)值可以減(jian)小傳感器(qi)的内✏️阻,降(jiang)低流量信(xin)号檢出難(nan)度，從而使(shǐ)被測流💔體(tǐ)電導率的(de)下📞限減小(xiǎo)。
　　非接觸式(shi)電磁流量(liàng)計的電極(ji)與被測流(liu)體間有絕(jué)緣襯裏🆚隔(ge)離✏️或者直(zhi)接采用絕(jué)緣測量管(guǎn)。電極貼于(yú)測量管外(wài)面或🌈鑲嵌(qiàn)于測量管(guǎn)内部。非接(jiē)觸式電磁(ci)㊙️流量計利(li)用電極與(yǔ)被測流體(ti)通過絕緣(yuán)襯裏形成(cheng)耦合電容(rong)來檢測被(bei)測流體流(liú)量信号。主(zhǔ)🌈要結構形(xíng)🆚式按電極(jí)的安裝位(wei)置可分爲(wèi)兩種:電極(ji)嵌人測量(liang)管絕緣襯(chèn)裏(嵌人式(shi))、電極貼在(zài)測量管外(wai)(外貼🐪式)。嵌(qian)入式電磁(cí)流量計和(he)外貼式電(diàn)磁流量計(jì)的結構如(ru)✌️圖🏃‍♀️5所示,嵌(qiàn)人式結構(gou)💃🏻和普通電(dian)磁流量計(jì)電極結構(gòu)🙇🏻類似,而外(wai)貼式多是(shì)采用陶瓷(cí)🐆表面金屬(shǔ)化将電極(ji)🌐貼在流量(liang)計測量管(guan)外部。
 
2.3.2多電(dian)極式電磁(ci)流量計
　　通(tōng)過理論分(fèn)析[10]發現，流(liu)體測量截(jie)面處的速(su)度分布對(duì)電磁流量(liàng)計的測量(liang)精度影響(xiang)十分敏感(gan),所以傳統(tong)單對電極(ji)電📐磁流♉量(liàng)計測量流(liu)體時,要求(qiu)流速分布(bu)是軸對稱(cheng)的,因此,需(xu)要被測流(liú)體滿😄管并(bìng)具有足夠(gòu)長的直管(guǎn)段。在管🈚徑(jìng)大、流體未(wei)滿管或測(cè)量條件有(yǒu)限時,單對(dui)電極電磁(cí)流🔆量計的(de)測量結果(guo)會存在📞不(bú)同程度的(de)💚誤差，對于(yú)非滿管流(liú)體和非軸(zhóu)對稱速度(dù)分布流體(tǐ)的測量傳(chuán)統💯流量計(jì)不再适用(yong),多電極式(shì)電磁流量(liang)計可以通(tōng)過測量多(duo)個點的⭐感(gan)應電動勢(shi),獲得任意(yì)流型下的(de)流體平均(jun)流速的表(biao)達式以🐉及(ji)測量管内(nei)流體液面(miàn)高🏃度，适用(yòng)于非軸對(duì)稱流動和(he)非滿管條(tiáo)件下的流(liú)量測✉️量。
1)非(fei)滿管多電(diàn)極式電磁(ci)流量計。其(qi)測量管壁(bì)上具有💔多(duo)對電🥵極,其(qí)🐅中1對信号(hào)注人電極(jí)設置在測(cè)量管底部(bù),用于滿管(guan)狀态判别(bie)的滿管指(zhi)示電極設(she)置在測量(liang)管頂部,其(qí)餘♊3對電極(ji)📱爲測量電(dian)極設置在(zài)測量管兩(liǎng)側,用于管(guǎn)道流體液(ye).位和流☁️速(su)信号的測(ce)量。當對液(yè)位進行測(cè)量時,将電(dian)壓幅值恒(héng)定的✉️交流(liu)信号施📞加(jiā)于信号注(zhù)人電極上(shang),在流體滿(mǎn)管情況下(xia),該流量計(ji)的功能與(yu)普通的電(dian)磁流量計(ji)相同,因爲(wei)此時流體(tǐ)流經橫截(jié)面積是固(gu)定的,隻需(xū)根據感應(ying)電動勢推(tui)出被測流(liu)體的流速(su),進而計算(suan)得到流量(liàng)值。當流體(tǐ)未充滿管(guǎn)道時,滿管(guǎn)指示電極(ji)檢測到管(guǎn)道流體⭐爲(wèi)非滿管狀(zhuàng)态,并利用(yong)算法對測(cè)量值進行(hang)修正,此時(shi)流量計的(de)測量方式(shì)則是測量(liang)流體流速(sù)和非滿管(guǎn)流體液位(wèi)高度。通過(guo)測量管内(nei)被測液體(tǐ)的耦合,反(fǎn)映液位高(gao)度變化的(de)合成信号(hao)可以通過(guo)3對測量⛱️電(diàn)極得到,液(yè)位高度👈的(de)準确測量(liàng)值是通過(guò)轉換器将(jiāng)合成信号(hao)轉換獲得(dé)。非滿管多(duō)電極電磁(ci)流量計結(jié)構簡圖如(ru)圖6所示。
 
2)非(fei)軸對稱速(su)度分布多(duō)電極式電(dian)磁流量計(ji)。由于測量(liàng)截面所在(zài)平面内管(guǎn)壁的感應(ying)電動勢積(ji)分運算的(de)測量結果(guo)與🍓流體流(liú)速分布無(wu)關,因此,多(duō)電極式電(diàn)磁流量計(ji)可通過測(ce)量多點的(de)感應電動(dong)勢來測量(liang)非軸對稱(chēng)速度分布(bù)下的流體(ti)流量。非📐軸(zhóu)對稱速⛷️度(du)分布多電(diàn)極式電磁(cí)流量計按(an)照測量電(dian)極個數可(ke)分爲四電(dian)極式、六電(dian)極式、八電(diàn)極式、十六(liu)電極式17等(deng)。從理論上(shang)講電極個(ge)數越多,流(liu)體平均流(liú)速的測量(liang)精度越高(gao),但是從🔞實(shí)際生産制(zhì)作條件與(yu)流量計可(kě)靠性來說(shuo),測量電極(jí)🐅數目不能(néng)無限增多(duō),而且随着(zhe)電極數目(mu)的增多,測(cè)量系統實(shi)時性也🌈會(hui)降低。
3電磁(ci)流量計幹(gan)擾抑制方(fāng)法分析
　　在(zài)電磁流量(liang)計的測量(liàng)過程中,電(diàn)極采集的(de)流量信号(hào)💋混雜了大(dà)量的幹擾(rao)信号和噪(zao)聲。流量信(xìn)号中的幹(gan)擾信号根(gēn)據産生機(jī)理不同可(kě)分爲3類,第(di)一類是與(yu)電磁流量(liang)計的電磁(ci)感應原理(lǐ)有關的同(tong)相幹擾、微(wēi)分幹擾等(deng);第二類是(shì)和電化學(xué)作用有關(guan)的漿液噪(zào)聲、極化幹(gàn)擾、流動噪(zao)聲等;第三(san)類是🌈因外(wài)部電路而(er)引起的工(gōng)頻幹擾,可(ke)分爲串模(mo)幹擾、共模(mó)幹擾兩種(zhǒng)。
　　不同勵磁(cí)方式對流(liú)量計的功(gong)耗、精度、實(shí)時性等參(can)數有着影(ying)響。勵磁方(fang)式可分爲(wei)采用交變(biàn)磁場和采(cǎi)用恒定磁(cí)場2種基本(běn)🏃形式,采用(yong)交變磁場(chang)包括正弦(xian)🔅波勵磁、低(di)頻矩形波(bō)勵🧡磁、三值(zhí)矩形波勵(li)磁、雙頻矩(jǔ)形波勵磁(ci)🐪、三值梯形(xíng)波勵磁等(děng)方式,采用(yong)恒定磁場(chang)包括直流(liú)電源勵磁(cí)和永磁鐵(tie)勵磁。
3.1交變(bian)磁場勵磁(ci)
　　最早應用(yong)在電磁流(liu)量計中的(de)勵磁方式(shì)是工頻正(zhèng)弦波勵🏃🏻‍♂️磁(ci)🤩,此種電磁(ci)流量計測(ce)量迅速,這(zhe)種方式能(néng)有效消除(chu)電極表面(mian)的極✏️化現(xiàn)象,降低電(diàn)化學電勢(shì)的影響和(hé)傳感器内(nèi)阻,但是由(you)🏃‍♀️于頻率高(gāo),會帶來一(yi)系列電磁(cí)幹擾如正(zheng)交幹擾、同(tóng)相幹擾等(děng)。矩形波勵(li)磁将直流(liu)勵磁和交(jiāo)流勵🤩磁的(de)優點結合(he)起來,既具(jù)備交流勵(li)磁極化幹(gàn)擾小的特(te)點，又具有(you)直流勵磁(ci)無正交幹(gàn)擾和同相(xiang)幹擾矩形(xíng)波勵磁方(fāng)式采樣時(shi)間⛱️窗口.長(zhang)且穩定,可(ke)❤️使流量計(jì)的零點穩(wěn)定性得到(dào)📱提高。
　　矩形(xing)波勵磁根(gēn)據工作頻(pín)率的高低(di)分爲低頻(pín)矩形波勵(li)磁和高頻(pin)矩形波勵(lì)磁，低頻勵(li)磁雖然具(ju)有零點穩(wěn)定和☁️有效(xiào)🔞降低電磁(ci)幹擾的優(you)勢,但是會(hui)降低傳感(gan)器📱的響應(yīng)速度,不再(zai)适用于高(gāo)速變化流(liú)體的🈲測量(liàng)。高頻💛勵磁(ci)具有☔響應(ying)速度快的(de)優勢,但存(cun)在電磁幹(gan)擾問題導(dǎo)緻測量精(jing)🐅度的下降(jiàng),其💜測量精(jing)度比不上(shàng)低頻勵磁(cí)。随着工業(yè)生産生活(huo)中對流體(ti)測量☂️實時(shi)性和💃🏻測量(liàng)精度的提(tí)高,單頻的(de)高頻勵磁(cí)和低頻勵(li)磁已經不(bú)能滿足人(rén)們的測量(liàng)要🚶求,于是(shì)國内外研(yán)究人員将(jiang)目光投向(xiang)了雙頻勵(li)磁。雙頻勵(lì)磁電🐇磁流(liú)量計結合(hé)低頻矩形(xing)👣波勵磁和(hé)高頻矩形(xíng)波勵⁉️磁的(de)優點。利用(yòng)雙頻中低(dī)頻抑制測(ce)量液體噪(zào)聲、保持零(ling)點穩定性(xìng)和高頻激(ji)勵響應速(su)度快的特(tè)點在測量(liàng)被測⭕液體(ti)時取得了(le)較好的效(xiao)果和較快(kuài)的響應速(su)度。之後雙(shuāng)頻勵磁技(ji)術得到快(kuài)速發展,衍(yǎn)生了高壓(yā)和脈沖寬(kuān)度調制(PWM)調(diao)制低壓勵(li)磁、時分雙(shuāng).頻勵磁、雙(shuāng)頻梯形波(bō)勵磁等多(duō)種雙頻勵(li)磁形式。時(shi)分雙頻勵(lì)磁方式不(bu)僅兼顧了(le)高頻低頻(pín)的優點,還(hái)提高✉️了流(liú).量計的量(liang)程比。雙頻(pín)梯形波與(yu)矩形波相(xiang)比,梯形波(bō)具有穩定(dìng)部分,增加(jia)了信号的(de)穩定性，可(kě)以有效消(xiāo)除差分幹(gan)擾。與三角(jiǎo)波相比,梯(ti)形波有上(shàng)升沿和下(xià)降沿,提高(gao)了電壓的(de)利用率。雖(sui)然雙頻勵(li)磁兼具高(gao)頻勵磁響(xiǎng)應速度快(kuài)和低頻勵(lì)磁穩定性(xing)好的優點(dian),但是雙頻(pin)勵磁需要(yao)執行的算(suan)法相更爲(wei)複雜，這就(jiu)使得流量(liàng)計功耗較(jiao)大。
3.2恒定磁(cí)場勵磁
　　流(liu)量計采用(yòng)恒定磁場(chang)勵磁時,其(qí)優點是磁(cí)場強度恒(héng)🔞定不💃🏻變,比(bi)交變磁場(chǎng)勵磁更容(rong)易實現,流(liu)量計結構(gou)也更加簡(jiǎn)化🤟,受工頻(pín)幹👉擾的影(yǐng)響小。恒定(ding)磁場勵磁(cí)技術遇到(dào)的最關鍵(jian)問題是電(diàn)化學作用(yòng)在測量電(dian)極上産🐅生(sheng)極化電壓(yā),由于電極(ji)輸出的流(liu)量測量信(xin)号和電極(ji)極化電壓(ya)均爲直流(liu)信号,導緻(zhi)很難從測(ce)量信号中(zhong)🧡剔除極化(hua)電壓幹擾(rao)信号,甚至(zhi)極化電壓(yā)過大會掩(yǎn)蓋測量信(xìn)号産生的(de)感應電動(dong)勢。因此,恒(heng)定磁場勵(lì)磁方式僅(jin)适用于内(nèi)阻極小、導(dao)電率極高(gāo)且不産生(shēng)極化電壓(yā)的特殊液(ye)态金屬的(de)流量測量(liang)中。
　　目前克(ke)服電極表(biao)面極化的(de)方法可以(yi)分爲:1)對極(jí)化噪🚩聲🌈進(jìn)行🐉補💚償。将(jiang)非勵磁時(shi)段極化噪(zao)聲用來補(bu)償㊙️勵磁時(shi)段的極化(huà)噪聲。2)低通(tong)濾波極化(hua)噪聲并反(fan)饋補償。采(cai)用階低通(tōng)濾波器剝(bao)離極化噪(zao)聲,并進行(hang)反🆚饋補償(cháng)。因爲低通(tong)濾波器會(hui)使流量信(xin)号📧發生畸(ji)變🏃‍♂️,故此方(fang)法尚😘未應(ying)用于商💜業(ye)儀表。3)将極(ji)化電壓控(kòng)制🌈在穩定(ding)值。這是一(yī)種避開極(ji)化電壓原(yuán)理的方法(fa),代表方法(fǎ)有繼電器(qi)電容反饋(kui)抑制極化(hua)。基于這種(zhǒng)理念，利用(yong)動态反饋(kui)控🌏制的方(fāng)法應用在(zai)永磁體勵(li)磁的電磁(cí)流☁️量計上(shàng)。目前,這種(zhǒng)方法是恒(héng)磁磁場㊙️勵(lì)磁方法研(yán)究的熱門(men)❤️領域。
4電磁(cí)流量計發(fa)展趨勢
4.1勵(li)磁技術的(de)發展趨勢(shi)
　　随着電子(zǐ)快速發展(zhan),對勵磁電(dian)流和勵磁(cí)信号的控(kòng)制也越來(lái)越精确。勵(li)磁方式将(jiang)向多頻方(fang)向發展,讓(rang)電磁流量(liàng)🌈計兼具響(xiǎng)應速度快(kuài),零點穩定(ding)性好,輸出(chu)信号穩定(ding)等優點。勵(li)磁頻率也(ye)将向智🌈能(néng)變換方向(xiàng)發展,根據(ju)電磁流量(liang)計輸出感(gan)🐅應電勢信(xin)号中噪聲(shēng)的大小來(lai)改變勵磁(cí)頻率🙇🏻。使電(diàn)磁流量🙇🏻計(jì)不僅具有(yǒu)克服流體(ti)噪聲和信(xìn)号零點漂(piāo)移的能力(li),還能估計(jì)當前流體(ti)的漿液濃(nóng)度值。信号(hào)處理💋技術(shu)也不.再隻(zhī)依靠電路(lù)進行濾波(bo),可以利用(yong)MATLAB、快速傅裏(lǐ)葉變換(fastFouriertransform,FFT)或(huò)㊙️小波變換(huan)等軟件處(chu)理方式對(dui)信号調理(lǐ)以抑制幹(gàn)擾,提高電(dian)磁流量十(shí)的勵磁精(jing)度。
4.2複雜工(gong)況組合測(ce)量的發展(zhan)趨勢
　　随着(zhe)流體測量(liàng)工況複雜(za)性的增加(jiā),電磁流量(liang)計也在朝(chao)着與其⭐他(tā)方法組合(hé)測量的方(fang)向發展。主(zhǔ)要有電磁(ci)流量計與(yu)💋弧形電導(dao)探針組合(he)測量系統(tǒng)、電磁流量(liàng)計結合分(fen)相法測🌈量(liàng)液體流量(liàng)叫🏃‍♀️、電磁流(liú)量十和電(dian)阻層析成(chéng)像雙模态(tài)系統等。結(jie)合弧形電(dian)導探🤞針靈(ling)敏度高，探(tàn)測場分布(bu)均勻的優(you)點🐅,可以提(tí)高流體測(ce)量的分辨(bian)率。分相法(fǎ)的結合可(kě)以提高測(cè)量精度,成(cheng)功地使電(diàn)磁✏️流量計(jì)适用于原(yuán)始相分布(bù)不均勻的(de)氣液兩相(xiang)流。電㊙️磁流(liú)量計與電(dian)阻層析成(cheng)像雙模态(tai)系統可利(li)用多維數(shù)據融合的(de)方法測量(liang)油水兩相(xiàng)流的分相(xiang)體積流量(liang)與流速。随(suí)着互相關(guān)算法與多(duo)傳感器信(xin)息融合技(ji)術的發展(zhan),電磁流量(liàng)計與🏃🏻‍♂️其他(tā)🔅測量方法(fǎ)組合進行(háng)流體計量(liàng)成爲未來(lái)發展💁的方(fāng)向。

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