摘要:電(dian)磁流量計(ji) 量程寬、結(jie)構簡單應(ying)用廣泛。以(yi)電磁流量(liang)計的結構(gou)💃演變與幹(gan)擾抑制爲(wei)線索,兩個(ge)大方向下(xia)的各個方(fang)向的電磁(ci)流量計,并(bing)分析了其(qi)未來發介(jie)紹了展方(fang)向和趨勢(shi),在電子不(bu)斷🔴發展與(yu)流量計量(liang)方法呈現(xian)多樣化基(ji)礎上,未來(lai)🌏電磁流量(liang)計仍以提(ti)高線圈勵(li)磁精度來(lai)抑🐉制噪聲(sheng)幹擾💋爲主(zhu),同時又♌不(bu)斷改變自(zi)❓身結構和(he)組合🌍方法(fa)測量,以适(shi)✂️應越來越(yue)複雜的流(liu)體測量環(huan)境。
0引言
　　從(cong)20世紀50年代(dai)以來,電磁(ci)流量計憑(ping)借其精度(du)高量程寬(kuan)、反應靈⛹🏻‍♀️敏(min)、耐腐蝕等(deng)優點廣泛(fan)應用于石(shi)油、化工♻️、水(shui)計量、制藥(yao)等行業,迅(xun)速成爲實(shi)用性最爲(wei)廣泛的工(gong)業測量儀(yi)表之一。經(jing)過幾十年(nian)的發展,電(dian)磁流量計(ji)的結構、信(xin)号幹擾抑(yi)制技術革(ge)新成爲電(dian)磁流量計(ji)測量性能(neng)提高的重(zhong)要方向。電(dian)磁流量計(ji)的結構、電(dian)磁流量計(ji)幹擾抑制(zhi)方法爲線(xian)索,總結近(jin)年來電磁(ci)流量計現(xian)狀及成果(guo).并分析其(qi)發展趨勢(shi),爲以後流(liu)量計的優(you)化、設計、智(zhi)能化等工(gong)作提🐆供一(yi)定的參考(kao)與基礎📐。
1電(dian)磁流量計(ji)基本原理(li)
　　電磁流量(liang)計的基本(ben)工作原理(li)是法拉第(di)電磁感應(ying)定律，當被(bei)測液體經(jing)過測量管(guan)内部時會(hui)在磁場中(zhong)切割磁感(gan)♊線産生感(gan)應電動勢(shi),在2個測量(liang)電極之間(jian)産生的感(gan)應電動勢(shi)爲E=kBDv,由流量(liang)Q=πD2v/4可得流量(liang)Q與感應電(dian)動勢E的關(guan)系爲Q=πDE/4kB。其中(zhong),E爲感應電(dian)❓動勢,k爲常(chang)系數,B爲磁(ci)㊙️感應強度(du),D爲管道内(nei)徑的寬度(du),v爲流體流(liu)速。
　　由于傳(chuan)統電磁流(liu)量計對被(bei)測液體有(you)最低導電(dian)率❗的要⁉️求(qiu)，電✏️磁👣流量(liang)計的測量(liang)管爲絕緣(yuan)測量管或(huo)内♋部襯裏(li)有絕緣材(cai)料,絕緣襯(chen)裏限制了(le)被測流體(ti)的溫度範(fan)👄圍及流量(liang)計的可靠(kao)性🤟與适用(yong)性。傳統電(dian)磁流量計(ji)的單電極(ji)對是根據(ju)感應電壓(ya)信号計算(suan)整🐇個流動(dong)截面處的(de)平均速度(du),因而，對被(bei)測流體流(liu)速🍉分布敏(min)感,隻能測(ce)量滿管流(liu)體,測量精(jing)度受被測(ce)流體的非(fei)軸對稱速(su)✌️度分布影(ying)響大,因此(ci)對直管段(duan)要求高;此(ci)外,單一電(dian)磁🐪流量計(ji)無法正确(que)測量多相(xiang)流中的導(dao)電相速度(du),尤其是在(zai)工業現場(chang)中存在的(de)油水兩相(xiang)流、油氣兩(liang)相流等測(ce)量工況下(xia)測量結果(guo)會🛀有很大(da)的誤差。因(yin)此,需要改(gai)變電磁流(liu)量計結構(gou)、對勵磁方(fang)式和信号(hao)調理技術(shu)進行優化(hua)，使其适應(ying)更複雜的(de)測🌐量環境(jing)。
2電磁流量(liang)計結構演(yan)化分析
　　電(dian)磁流量計(ji)結構優化(hua)的主要方(fang)式包括從(cong)測量管、勵(li)👉磁線圈結(jie)⭐構、測量電(dian)極的位置(zhi)和數量等(deng)方面進行(hang)改變,從而(er)得到适用(yong)複雜工況(kuang)的電磁流(liu)量計。
2.1非絕(jue)緣測量管(guan)電磁流量(liang)計
　　電磁流(liu)量計絕緣(yuan)襯裏的作(zuo)用是防止(zhi)感應信号(hao)被☔金屬測(ce)量管🏃‍♂️短路(lu),提高了流(liu)量計的測(ce)量精度。國(guo)内的電❤️磁(ci)流量計的(de)常見襯裏(li)材料有聚(ju)四氟乙烯(xi)、聚三氟氣(qi)乙烯、硬橡(xiang)膠、聚氨酯(zhi)橡膠、乙烯(xi)與四氟氯(lü)乙烯共聚(ju)物👅等。但這(zhe)些絕緣材(cai)料在耐磨(mo)性、耐高溫(wen)、耐氧化性(xing)、耐酸堿性(xing)等方面不(bu)能兼得,電(dian)磁流量計(ji)的絕緣襯(chen)裏限制了(le)其測量流(liu)體的适用(yong)範圍及适(shi)用工況,因(yin)此希望電(dian)磁流量計(ji)能突破絕(jue)緣襯裏和(he)絕緣測量(liang)管的限制(zhi)，采用非絕(jue)緣測量管(guan)進行流量(liang)的測量。
　　非(fei)絕緣測量(liang)管電磁流(liu)量計的原(yuan)理是建立(li)流體與非(fei)✏️絕緣金屬(shu)管壁之間(jian)不同的邊(bian)界條件。通(tong)過施加與(yu)流體流量(liang)成正比的(de)電壓,在管(guan)壁上形成(cheng)電勢分布(bu),由于🌂電流(liu)流過金屬(shu)管壁,使得(de)管壁㊙️上的(de)電勢分布(bu)與流體中(zhong)的流動信(xin)号電勢不(bu)同,這就建(jian)立了管道(dao)與非絕緣(yuan)金屬管壁(bi)之間的邊(bian)界條件,這(zhe)個邊界條(tiao)件與絕緣(yuan)襯裏同樣(yang)起到了防(fang)止電流經(jing)過🈲引起短(duan)路的作用(yong)。也稱這種(zhong)新的控制(zhi)方法爲“電(dian)勢補償法(fa)”。非絕緣測(ce)量管電磁(ci)流量計的(de)結構如圖(tu)1所示。
 
2.2不同(tong)勵磁線圈(quan)形狀的電(dian)磁流量計(ji)
　　電磁流量(liang)計的勵磁(ci)系統是由(you)勵磁線圈(quan)、導磁鐵芯(xin)和磁轭等(deng)部🧡分組成(cheng)。電磁流量(liang)計的磁場(chang)特性不僅(jin)💞和勵磁電(dian)流大小變(bian)化有關,還(hai)深受勵磁(ci)線圈的形(xing)狀、尺寸大(da)小、匝數等(deng)因素影響(xiang)🏒。電磁流量(liang)計工作磁(ci)場的穩定(ding)性和均勻(yun)性是設計(ji)分析勵磁(ci)系統最關(guan)鍵的因素(su)。不同的勵(li)磁線圈形(xing)狀對電磁(ci)流量計工(gong)作磁場的(de)影✉️響也各(ge)具特點。
2.2.1典(dian)型勵磁線(xian)圈
　　工業生(sheng)産中廣泛(fan)應用的勵(li)磁線圈的(de)形狀主要(yao)有圓形線(xian)✏️圈、菱🤩形線(xian)圈矩形線(xian)圈、馬鞍形(xing)線圈等。4種(zhong)勵磁線🥰圈(quan)的仿真幾(ji)何模型如(ru)圖2所示。典(dian)型的線圈(quan)結🈚構仍存(cun)在一些不(bu)足,如㊙️亥姆(mu)霍茲線圈(quan)❌中部的工(gong)作磁場均(jun)勻度較好(hao),而邊緣處(chu)磁場卻減(jian)弱🔱;菱形勵(li)磁線圈和(he)矩形勵磁(ci)線圈産生(sheng)的工作磁(ci)場在電極(ji)附近的分(fen)布均勻度(du)較差;馬鞍(an)形勵磁線(xian)圈的磁⚽場(chang).均勻度最(zui)好,但輸出(chu)感應電動(dong)勢大小比(bi)亥姆霍茲(zi)線👉圈低。
 
2.2.2E形(xing)框架亥姆(mu)霍茲線圈(quan)
　　由于勵磁(ci)線圈的軸(zhou)向長度有(you)限,根據電(dian)磁感應原(yuan)理,線圈産(chan)生🙇‍♀️的磁場(chang)是一系列(lie)圓形的閉(bi)環。在線圈(quan)♊彎曲的磁(ci)場的✉️邊緣(yuan)處形成非(fei)均勻分布(bu)的磁場。即(ji)電磁場的(de)分布在測(ce)量管方向(xiang)具有邊緣(yuan)效應。ShereliffJA的數(shu)學模型中(zhong)提到當勵(li)磁線圈的(de)軸向長度(du)接近測量(liang)管半徑的(de)3倍時,有限(xian)磁場的靈(ling)敏度接近(jin)1。雖然分析(xi)了電磁流(liu)量計靈敏(min)度與磁場(chang)軸向長度(du)之間的關(guan)系,但勵磁(ci)線圈沿電(dian)極方向的(de)長度仍未(wei)分析。
　　E形框(kuang)架亥姆霍(huo)茲線圈是(shi)一種在傳(chuan)統的亥姆(mu)霍茲📧線圈(quan)中加入導(dao)磁材料制(zhi)成的E形框(kuang)架來模拟(ni)磁場的分(fen)✍️布的改進(jin)勵磁結構(gou)。常用的勵(li)磁裝置亥(hai)姆霍☎️茲線(xian)圈具有2個(ge)平行排列(lie)的線🧑🏾‍🤝‍🧑🏼圈,并(bing)且測量管(guan)中的磁流(liu)場是♍2個線(xian)圈産生的(de)磁場的疊(die)加。爲了減(jian)少在線圈(quan)邊緣漏♻️磁(ci)通的影響(xiang),一種由導(dao)磁材料構(gou)成的♻️E形勵(li)磁框架,如(ru)✉️圖3所示。線(xian)圈纏繞在(zai)E形框架的(de)🐆中心，整個(ge)勵磁裝置(zhi)由2個彼此(ci)相對放置(zhi)的E形框架(jia)組成。線⛷️圈(quan)形狀是矩(ju)形的，由于(yu)E形框架具(ju)有高導磁(ci)率,磁力線(xian)可以集中(zhong)在E形框架(jia)的中心區(qu)域，以提高(gao)穿過測量(liang)管的磁場(chang)的強度和(he)均勻性,并(bing)且可以減(jian)小激勵裝(zhuang)置的尺寸(cun)。其中,E形框(kuang)🏒架亥姆霍(huo)茲線圈沿(yan)着測量管(guan)的軸向長(zhang)度是48mm,即測(ce)量管半徑(jing)的3倍。此種(zhong)結構具有(you)漏磁📐小、磁(ci)場分布均(jun)勻等優🤞點(dian)。可将⁉️磁通(tong)量集中在(zai)測量管周(zhou)圍的區域(yu)以确保有(you)足夠的磁(ci)場強度來(lai)檢測流量(liang)流速✂️信号(hao)。.
 
2.2.3雙層勵磁(ci)線圈
　　明渠(qu)是一種具(ju)有自由表(biao)面液體流(liu)動的渠道(dao)。明渠🏃🏻‍♂️水流(liu)也🐇稱爲重(zhong)力流和無(wu)壓流,其靠(kao)重力作用(yong)産生,表面(mian)相對壓力(li)⛹🏻‍♀️爲零且具(ju)🐇有自由表(biao)面，因此,明(ming)渠水流流(liu)經渠道的(de)截面是❗時(shi)刻變✊化的(de)。明渠電磁(ci)流量計的(de)主要設計(ji)問題是通(tong)過專門設(she)計的勵磁(ci)線圈🥵來保(bao)證測量🚶‍♀️區(qu)内磁場的(de)均勻分布(bu)。線圈的設(she)計還需應(ying)對幹擾電(dian)場的邊界(jie)效應，達到(dao)此需求最(zui)簡單的方(fang)法是在軸(zhou)向上增加(jia)線圈的長(zhang)✂️度,但這又(you)增加了線(xian)圈的制造(zao)成本。雙層(ceng)勵磁線圈(quan)結構爲解(jie)決明渠電(dian)磁流量計(ji)的磁場分(fen)布問題奠(dian)定了基礎(chu)。
　　爲了使明(ming)渠流量計(ji)測量區磁(ci)場達到最(zui)佳均勻性(xing),将雙層線(xian)圈和亥姆(mu)霍茲線圈(quan)兩種勵磁(ci)線圈進行(hang)仿真比較(jiao),圖4爲雙層(ceng)勵磁線圈(quan)和亥姆霍(huo)茲線圈的(de)仿真模♊型(xing),發現👅雙層(ceng)線圈的設(she)計要優✏️于(yu)亥姆霍茲(zi)線圈,如果(guo)在亥姆霍(huo)茲線圈中(zhong),在流向方(fang)向上使線(xian)圈長度增(zeng)加50%,則得到(dao)的磁場分(fen)布均勻性(xing)與在雙層(ceng)線圈中相(xiang)同。因此,雙(shuang)層勵磁線(xian)圈結構相(xiang)比亥🏃🏻姆霍(huo)😍茲勵磁線(xian)圈更适用(yong)于明渠電(dian)磁流🐇量計(ji)。
 
2.3不同測量(liang)電極結構(gou)的電磁流(liu)量計
　　根據(ju)電極結構(gou)的不同,電(dian)磁流量計(ji)可分爲接(jie)觸式和非(fei)接觸式兩(liang)種。接觸型(xing)電磁流量(liang)計使用金(jin)屬點電極(ji)🔞穿透管壁(bi)。非接觸式(shi)電磁流量(liang)計是将大(da)面積的金(jin)屬電極粘(zhan)貼在測量(liang)管上,通過(guo)電容耦合(he)的方式獲(huo)得感應信(xin)号,因此,又(you)稱電容式(shi)電磁流量(liang)計。
2.3.1非接觸(chu)式電磁流(liu)量計
　　非接(jie)觸式電磁(ci)流量計具(ju)有一些突(tu)出的優點(dian):一方面避(bi)免了被測(ce)液體與檢(jian)測電極直(zhi)接接觸,解(jie)決了☀️檢測(ce)電極✍️容易(yi)受到液體(ti)腐蝕、磨損(sun)等問題;選(xuan)擇合⛱️适的(de)襯裏材料(liao),電容式😍電(dian)磁流💔量計(ji)也可以實(shi)現對漿液(ye)型和較高(gao)腐蝕性流(liu)體的檢測(ce),增大㊙️了流(liu)量儀表的(de)使用範圍(wei)。另一方面(mian),電磁流量(liang)計🏃🏻‍♂️通過電(dian)容耦🧑🏾‍🤝‍🧑🏼合的(de)方式獲取(qu)被測液體(ti)流量信号(hao),被測流體(ti)⁉️與檢🔆測電(dian)極之‼️間的(de)耦合電容(rong)決定了傳(chuan)感器的内(nei)阻;增加耦(ou)合電容值(zhi)可以減小(xiao)傳感器的(de)内阻,降低(di)流量信号(hao)檢出難度(du)，從而使被(bei)測流🏃‍♂️體電(dian)導率的下(xia)限減🍉小。
　　非(fei)接觸式電(dian)磁流量計(ji)的電極與(yu)被測流體(ti)間有絕緣(yuan)💜襯裏隔離(li)或者直接(jie)采用絕緣(yuan)測量管。電(dian)極貼于測(ce)量管外面(mian)或鑲嵌于(yu)測量管内(nei)部。非接觸(chu)式電磁流(liu)量計利用(yong)電極與被(bei)測流體通(tong)過絕緣襯(chen)裏形成🧡耦(ou)合電容來(lai)檢測被測(ce)流體流量(liang)信号。主要(yao)結構形⛹🏻‍♀️式(shi)按電極的(de)安裝位置(zhi)可分爲兩(liang)種:電🐅極嵌(qian)人測量🈲管(guan)絕緣襯裏(li)❗(嵌人式)、電(dian)極貼在測(ce)量管外(外(wai)貼式)。嵌入(ru)式電磁流(liu)量計和外(wai)貼式電磁(ci)流量計的(de)結構如圖(tu)5所示,嵌人(ren)式結構💋和(he)普通電磁(ci)流量♉計電(dian)極結構類(lei)似,而外貼(tie)式多是采(cai)用陶瓷💃表(biao)面金屬化(hua)将電極🍓貼(tie)在流量計(ji)測量管外(wai)部🛀。
 
2.3.2多電極(ji)式電磁流(liu)量計
　　通過(guo)理論分析(xi)[10]發現，流體(ti)測量截面(mian)處的速度(du)分布對🤟電(dian)磁🙇‍♀️流量計(ji)的測量精(jing)度影響十(shi)分敏感,所(suo)以傳統單(dan)對電㊙️極電(dian)磁流量計(ji)測量流體(ti)時,要求流(liu)速分布是(shi)軸對稱的(de)☀️,因此,需要(yao)被測流體(ti)滿管并具(ju)有足夠長(zhang)的直♉管段(duan)。在管👄徑大(da)、流體🧑🏽‍🤝‍🧑🏻未滿(man)管或測量(liang)條件☔有限(xian)時,單對電(dian)極電磁流(liu)量計的測(ce)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼結果會(hui)存在不同(tong)程度的誤(wu)差，對于非(fei)滿管流體(ti)和非軸對(dui)稱速度分(fen)布流體的(de)測量傳統(tong)流量計不(bu)再适用,多(duo)電極式電(dian)磁流量計(ji)可以通過(guo)測量多個(ge)點的感應(ying)電動勢,獲(huo)得任意流(liu)型下的流(liu)體平均流(liu)速的表達(da)式以及測(ce)量管内流(liu)體液面高(gao)度，适用于(yu)非軸對稱(cheng)流動和非(fei)滿管條件(jian)下的流量(liang)測量。
1)非滿(man)管多電極(ji)式電磁流(liu)量計。其測(ce)量管壁上(shang)具有多對(dui)電極,其👉中(zhong)1對信号注(zhu)人電極設(she)置在測量(liang)管底部,用(yong)于滿管狀(zhuang)态判别的(de)滿管指示(shi)電極設置(zhi)在測量管(guan)頂部,其餘(yu)㊙️3對電極爲(wei)測量電極(ji)設置在測(ce)量管兩側(ce),用于管道(dao)流體液.位(wei)和流🌍速信(xin)号的測量(liang)。當對液位(wei)進行測量(liang)時,将電壓(ya)幅值恒定(ding)的交流信(xin)号施加于(yu)信号注人(ren)電極上,在(zai)流體滿管(guan)情況下,該(gai)流量❗計的(de)功能與普(pu)通的電磁(ci)流量計相(xiang)⛱️同,因爲此(ci)時流🐉體流(liu)經橫截面(mian)積是💋固定(ding)的,隻需根(gen)據感應電(dian)動勢推出(chu)被測流體(ti)的流速,進(jin)而計算得(de)到流量值(zhi)✔️。當流體未(wei)充滿管道(dao)時,滿管指(zhi)示電極檢(jian)測到管道(dao)流體🌐爲非(fei)滿管狀态(tai),并利用算(suan)🈲法💋對測量(liang)值進行修(xiu)正,此時流(liu)量計的測(ce)量方式則(ze)是測❄️量流(liu)體流速和(he)非滿管流(liu)體液位高(gao)度。通過測(ce)量管内被(bei)測液體的(de)耦合,反映(ying)液位高度(du)☀️變化的合(he)成信号可(ke)以通過3對(dui)測量🔞電極(ji)得到,液位(wei)高度的準(zhun)确測量值(zhi)是🤟通過轉(zhuan)換器将合(he)👉成信号轉(zhuan)換獲得。非(fei)滿管多電(dian)極電磁流(liu)量計結構(gou)簡圖如圖(tu)6所示。
 
2)非軸(zhou)對稱速度(du)分布多電(dian)極式電磁(ci)流量計。由(you)于測量截(jie)面所在平(ping)面内管壁(bi)的感應電(dian)動勢積分(fen)運算的測(ce)🌂量結果與(yu)流體流速(su)分布無關(guan),因此,多電(dian)極式電磁(ci)流㊙️量計可(ke)通過測💚量(liang)多點🏃的感(gan)應電動勢(shi)來測量非(fei)軸對稱速(su)度分布下(xia)的流⛱️體流(liu)量。非軸對(dui)稱速❤️度分(fen)布多電極(ji)式電磁流(liu)量計按照(zhao)測量電極(ji)個數可分(fen)爲四電極(ji)💜式、六電極(ji)式、八電極(ji)式、十六電(dian)極式17等。從(cong)理論上講(jiang)電極個數(shu)越多,流體(ti)👅平均流速(su)的測量精(jing)度越高,但(dan)是從實際(ji)生産制作(zuo)條件與流(liu)量計可靠(kao)性來說,測(ce)量電極數(shu)目不能無(wu)限增多,而(er)且随💔着電(dian)極數目的(de)增多,測量(liang)系統實時(shi)性也會降(jiang)低。
3電磁流(liu)量計幹擾(rao)抑制方法(fa)分析
　　在電(dian)磁流量計(ji)的測量過(guo)程中,電極(ji)采集的流(liu)量信号混(hun)雜了🤟大量(liang)的幹擾信(xin)号和噪聲(sheng)。流量信号(hao)中的幹擾(rao)信号根據(ju)産生⛷️機理(li)不同可分(fen)爲3類,第一(yi)類是與電(dian)磁流量計(ji)的電磁感(gan)應原理有(you)關的同相(xiang)幹擾、微分(fen)幹擾等;第(di)二類是和(he)電化♌學作(zuo)用有關的(de)漿液✨噪聲(sheng)、極化幹💔擾(rao)、流動噪聲(sheng)等;第三類(lei)是因外部(bu)電路而引(yin)起的工頻(pin)幹擾,可分(fen)爲串🏒模幹(gan)擾、共模幹(gan)👅擾兩🌐種。
　　不(bu)同勵磁方(fang)式對流量(liang)計的功耗(hao)、精度、實時(shi)性等參數(shu)有📞着影響(xiang)🤩。勵磁方式(shi)可分爲采(cai)用交變磁(ci)場和采用(yong)恒定磁場(chang)2種基本形(xing)式,采用交(jiao)變磁場包(bao)括正弦波(bo)勵磁🙇🏻、低頻(pin)矩形波勵(li)磁、三值矩(ju)形波勵磁(ci)、雙頻矩形(xing)波勵磁、三(san)值梯形🈲波(bo)勵磁等方(fang)式,采用恒(heng)定磁場包(bao)括直流電(dian)源勵磁和(he)永磁鐵勵(li)磁。
3.1交變磁(ci)場勵磁
　　最(zui)早應用在(zai)電磁流量(liang)計中的勵(li)磁方式是(shi)工頻正弦(xian)波勵磁🚶,此(ci)種電磁流(liu)量計測量(liang)迅速,這種(zhong)方式能有(you)效❓消除💰電(dian)極表面的(de)極化現象(xiang),降低電化(hua)學電勢的(de)影響和傳(chuan)感器内阻(zu),但是由于(yu)頻率高,會(hui)帶來一🈲系(xi)列電磁幹(gan)擾如正交(jiao)幹擾、同相(xiang)幹擾等。矩(ju)形波勵磁(ci)将直流勵(li)磁和交流(liu)勵磁的優(you)點結合起(qi)來,既具備(bei)交流勵磁(ci)極化幹擾(rao)小的特點(dian)，又具有直(zhi)流勵磁無(wu)正交幹擾(rao)和同⭐相幹(gan)擾矩形波(bo)勵磁方式(shi)采樣時間(jian)窗口.長且(qie)穩定,可使(shi)流量計的(de)零點穩定(ding)性得到提(ti)高。
　　矩形波(bo)勵磁根據(ju)工作頻率(lü)的高低分(fen)爲低頻矩(ju)形波📞勵磁(ci)和高頻矩(ju)形波勵磁(ci)，低頻勵磁(ci)雖然具有(you)零點穩定(ding)和有效降(jiang)低電磁👅幹(gan)擾的優勢(shi),但是會降(jiang)低傳感器(qi)的響應速(su)度,不🏃再适(shi)用于高速(su)變化流體(ti)的測量。高(gao)頻勵磁具(ju)有🥵響應速(su)度快的優(you)勢,但存在(zai)電磁幹擾(rao)問題導緻(zhi)測量精度(du)的下降,其(qi)🐇測量精度(du)比不上低(di)頻勵磁。随(sui)着工業生(sheng)産生活中(zhong)對流體測(ce)量實時性(xing)和測量精(jing)度的提高(gao),單頻的高(gao)頻勵磁和(he)低頻勵磁(ci)已經不能(neng)滿足人們(men)的測量要(yao)求,于是國(guo)内外研究(jiu)人員将目(mu)光投向了(le)雙頻勵磁(ci)。雙頻勵磁(ci)電磁流量(liang)計結合低(di)頻矩形波(bo)勵磁和高(gao)頻矩形波(bo)勵磁的優(you)點。利用雙(shuang)頻中低頻(pin)抑制測量(liang)液體噪聲(sheng)、保持零♋點(dian)穩定性和(he)高頻激勵(li)響應速度(du)快的特點(dian)在測量被(bei)測液體時(shi)取得了較(jiao)好的⭐效果(guo)和較快的(de)響應速度(du)。之後雙頻(pin)勵磁技術(shu)得到快速(su)發展,衍生(sheng)了㊙️高壓和(he)脈沖寬度(du)調制(PWM)調制(zhi)低壓勵磁(ci)、時分雙.頻(pin)勵磁、雙頻(pin)梯形波勵(li)磁等多種(zhong)雙頻勵磁(ci)形💚式。時分(fen)雙頻勵磁(ci)方式不僅(jin)兼顧了高(gao)頻低頻的(de)優點,還提(ti)高了流.量(liang)計的量程(cheng)比。雙頻梯(ti)形波與矩(ju)形波相比(bi),梯🈲形波具(ju)有穩定部(bu)分,增加了(le)🌈信号的穩(wen)定㊙️性，可以(yi)有效消除(chu)差分幹擾(rao)。與三角波(bo)相比,梯形(xing)波有上升(sheng)沿⛷️和下降(jiang)沿,提高了(le)電壓的利(li)用💔率。雖然(ran)雙頻⭐勵磁(ci)兼具高頻(pin)勵磁響應(ying)速度快和(he)低頻勵磁(ci)穩定性好(hao)的優點🚩,但(dan)是雙頻勵(li)磁需要執(zhi)行的算法(fa)😘相更爲複(fu)雜，這就使(shi)得流量計(ji)功耗較大(da)。
3.2恒定磁場(chang)勵磁
　　流量(liang)計采用恒(heng)定磁場勵(li)磁時,其優(you)點是磁場(chang)強度恒定(ding)不變,比交(jiao)變磁場勵(li)磁更容易(yi)實現,流量(liang)計結構也(ye)更加簡化(hua),受工頻幹(gan)擾的影響(xiang)小。恒定磁(ci)場勵磁技(ji)術遇到的(de)最關鍵問(wen)題是電化(hua)學❌作用在(zai)測量電極(ji)上産生極(ji)化電壓,由(you)于電極輸(shu)出的流量(liang)測量信号(hao)和電極極(ji)化電壓均(jun)㊙️爲直流信(xin)号,導緻很(hen)難從測量(liang)信号中剔(ti)除極化電(dian)壓幹擾信(xin)号,甚至極(ji)化電壓過(guo)大會掩蓋(gai)測量信号(hao)産生的感(gan)應電動勢(shi)。因此,恒🔞定(ding)磁場勵磁(ci)方式僅适(shi)用于内阻(zu)極小、導電(dian)率極高且(qie)不産生極(ji)化電壓的(de)特殊液态(tai)金屬的流(liu)🌂量測❓量中(zhong)。
　　目前克服(fu)電極表面(mian)極化的方(fang)法可以分(fen)爲:1)對極化(hua)噪聲進行(hang)補🌂償。将非(fei)勵磁時段(duan)極化噪聲(sheng)用來補償(chang)勵磁時段(duan)的極📐化噪(zao)🥵聲。2)低通濾(lü)波極化噪(zao)聲并反饋(kui)補償。采用(yong)階低通濾(lü)波器剝離(li)❗極化噪聲(sheng),并進行反(fan)饋補償。因(yin)爲低通濾(lü)波器會使(shi)流量信号(hao)發生畸變(bian)㊙️,故此方法(fa)尚未應用(yong)于商🏃‍♀️業儀(yi)表。3)将極化(hua)電壓控制(zhi)在穩定值(zhi)。這是一種(zhong)避開極化(hua)電壓原理(li)的方法,代(dai)表方法有(you)繼電器電(dian)容反饋抑(yi)制極化。基(ji)于這種理(li)念，利用動(dong)态反饋控(kong)制的方法(fa)應用在永(yong)🈲磁體勵磁(ci)的電磁流(liu)量計上。目(mu)前,這種方(fang)法是恒磁(ci)磁場勵磁(ci)🎯方法研究(jiu)的熱門領(ling)域。
4電磁流(liu)量計發展(zhan)趨勢
4.1勵磁(ci)技術的發(fa)展趨勢
　　随(sui)着電子快(kuai)速發展,對(dui)勵磁電流(liu)和勵磁信(xin)号的控制(zhi)🈚也越💃來越(yue)精确。勵磁(ci)方式将向(xiang)多頻方向(xiang)發展,讓電(dian)磁流量😘計(ji)兼具響應(ying)速度快,零(ling)點穩定性(xing)好,輸出信(xin)号穩定等(deng)優點。勵磁(ci)頻率也将(jiang)向智能變(bian)換方向🆚發(fa)展,根據電(dian)磁流量‼️計(ji)輸出感應(ying)電勢信号(hao)中噪聲的(de)大小來改(gai)變勵磁頻(pin)率。使電磁(ci)流量🔱計不(bu)僅具有克(ke)服流體噪(zao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼聲✉️和信号(hao)零點漂移(yi)的能力,還(hai)能🔅估計♍當(dang)前流體的(de)漿液濃度(du)值。信号處(chu)理技術也(ye)不.再隻依(yi)♉靠電路進(jin)行濾波,可(ke)以利用MATLAB、快(kuai)速傅裏葉(ye)變換(fastFouriertransform,FFT)或😄小(xiao)波變換等(deng)軟件處理(li)☔方式對信(xin)号調理以(yi)抑制幹擾(rao),提高電磁(ci)流量🧡十的(de)勵🏃磁精度(du)。
4.2複雜工況(kuang)組合測量(liang)的發展趨(qu)勢
　　随着流(liu)體測量工(gong)況複雜性(xing)的增加,電(dian)磁流量計(ji)也在朝着(zhe)與其他方(fang)法組合測(ce)量的方向(xiang)發展。主要(yao)有電磁☎️流(liu)量計與弧(hu)形電導探(tan)針組合測(ce)量系統、電(dian)磁👅流量計(ji)結合分相(xiang)法測量液(ye)體⛷️流量叫(jiao)、電磁流量(liang)十和電阻(zu)層💘析成像(xiang)雙模态系(xi)統⭐等。結合(he)弧形電導(dao)探👨‍❤️‍👨針靈敏(min)度高💘，探測(ce)場分布均(jun)勻的優點(dian),可以提高(gao)流體測量(liang)的分辨率(lü)。分相法的(de)結合可以(yi)提高測量(liang)精度,成功(gong)地使電磁(ci)流量計适(shi)用于原始(shi)相分布不(bu)均勻的氣(qi)液兩相流(liu)。電磁流量(liang)計與電阻(zu)💰層析成像(xiang)雙模态系(xi)統可利用(yong)多維數據(ju)融🧑🏽‍🤝‍🧑🏻合的方(fang)法測量油(you)水兩相流(liu)的分相體(ti)積流量與(yu)流速。随着(zhe)互相關算(suan)法📧與多傳(chuan)感器信息(xi)融合技術(shu)的發展,電(dian)磁流量計(ji)與💞其他測(ce)量方法組(zu)合進行流(liu)體計量成(cheng)爲未來發(fa)展🌏的方向(xiang)。

文章來源(yuan)于網絡,如(ru)有侵權聯(lian)系即删除(chu)！