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Hart協議新型電磁流量計勵磁技術被廣泛應用
Hart協議新型電磁流量計勵磁技術被廣泛應用:
   2.2.1勵磁技術
   電磁流量計的勵磁技術決定了電磁流量傳感器工作磁場的特征,所以勵磁技術先進與否直接影響到電磁流量計的檢測精度。到目前爲止,勵磁技術主要有如下幾種: 
  1、直流勵磁技術
  直流勵磁技術是利用永磁體或直流電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電,以形成恒定的勵磁磁場,如圖2.1所示。該技術具有方法簡單可靠、受工頻幹擾影響小、流體中自感現象可忽略不計等特點。州稚鞋, 圖2.1直流勵磁tu-是,直流勵磁技術存在的***大問題是直流感應電勢在兩電極表面形成固定的正負極性,從而引起被測流體介質電解,導致電極表面出現極化現象。這種現象的存在將使由流量信號感牛的電勢減弱,電極間等效電阻增大,同時出現電極極化和電勢漂移,以至嚴重影響信號轉換放大部分的工作。第二章系統分析及方案.暧計
  2、工頻正弦波勵磁技術
  工頻正弦波勵磁技術是利用工頻50Hz正弦波電源給電磁流量傳感器勵磁繞組供電,使之形成正弦波勵磁磁場,其勵磁波形如圖2.2所示。其主要特點是能夠基本消除電極表面極化現象,降低電極電化學電勢影響和傳感器內阻。另外,輸出流量信號仍然是工頻正弦波信號,易于信號放大處理。圖2.2工頻正弦波勵磁然而,工頻正弦波勵磁技術在實際應用中會帶來一系列電磁感應幹擾和噪聲。因此, 實際應用中必須采用相敏整流、線路補償、自動正交抑制等措施.以消除與流量信號頻率一致的工頻幹擾電壓。
  3、低頻矩形波勵磁技術
  低頻矩形波勵磁技術是一種介于直流勵磁和工頻交流勵磁之間的勵磁技術,其勵磁波形如圖2.3所示。它不僅具有直流勵磁技術不産生渦流效應、正交幹擾、同相幹擾等優點, 還具有工頻正弦波勵磁技術不産生極化效應、流量信號便于放大處理等優點。(a)單極性低頻矩形波(b)雙極性低頻矩形波圖2.3低頻矩形波勵磁由于勵磁線圈並非王}I!想電阻,勵磁電流在上升和下降階段存在的微分幹擾使矩形波前後沿變平坦,而且在測量漿液等液固兩相導電性流體時電極表面還會産生尖峰電勢幹擾。這些缺點限制了該勵磁技術的廣泛應用。
  4、低頻三值矩形波勵磁技術
   低頻三值矩形波勵磁技術采用工頻頻率八分之一爲頻率,使勵磁電流按照正·零·負·零·正的規律變化,其勵磁波形如圖2.4所示。其***大特點是能夠在零態時自動校正零點,具有零點穩定的特性。此外,該技術還可利用微處理器的邏輯判斷功能和運算功能解決尖峰幹擾電勢的影響。圖2.4低頻三值矩形波jli|l磁低頻三值矩形波勵磁技術雖然具有良好的零點穩定性,但同樣存在勵磁電流積分幹擾的影響,且在測量泥漿、紙漿等含纖維或固體顆粒流體及低導電牢流體流量時表現出明顯不足。
  5、雙頻矩形波勵磁技術
   研究分析表明;幹擾噪聲具有1/f的頻譜特征,低頻時I幅值大,高頻時幅值小。在測量低導電率液體流量時,電極電化學電勢的定期變化將産生隨著流量增加而頻率增加的隨機噪聲,即流體流動噪聲。這種噪聲同樣具有和尖峰噪聲相類似的1/f頻譜特性,因此可通過提高勵磁頻率的方法降低尖峰噪聲和流體流動噪聲對流量檢測的影響。爲了解決測量泥漿、紙漿、礦漿等液固兩相導電性流體時出現的尖峰噪聲幹擾,日本橫河北辰電機株式會社于1988年提出雙頻矩形波勵磁技術,其勵磁波形如圖2.5所示。雙頻矩形波勵磁技術雖然可以解決尖峰噪聲幹擾,但使轉換器結構變得複雜,成本增加,同時增加了傳感器功耗,不利于節能。圖2.5雙頻矩形波勵磁
hart協議電磁流量計
   目前,市場上電磁流量計産品豐要采用低頻矩形波勵磁方式和低頻三值矩形波勵磁方式。這兩種勵磁方式不僅可以克服直流勵磁産生的電極極化效應,也可以克服工頻正弦波勵磁産牛的正交幹擾影響。而且采用低頻三值矩形波勵磁方式,可以近似認爲零值勵磁階段的感應電動勢信號爲電磁流量計的零點漂移值,進而對流量計的零點進行動態補償,進一步提高電磁流量計的零點穩定性。但是,由于矩形波正負極性交替突變,必然造成傳感器中的勵磁線圈上的磁場強度變化率極高,從而引入了極大的微分幹擾和同相幹擾,並且這兩種幹擾信號幅值與流量大小無關。因此,在小流速階段,使傳感器輸出的感應信號的信噪比明顯降低,造成測量誤差極大,零點穩定性也相應降低。對于雙頻矩形波勵磁方式來說,雖然既可以保證零點穩定性又可以不犧牲儀表動態響應速度,但由于此勵磁方式的勵磁裝置結構複雜,價格昂貴,因此在實際産品中所占比重較小。基于項目實際要求狀況, 我們采用低頻三值矩形波的勵磁方式。
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