摘要:電磁(cí)流量計
量程寬(kuān)、結構簡單應用(yong)廣泛。以電磁流(liu)量計的結構演(yan)變與幹擾抑制(zhi)爲線索,兩個大(dà)方向下的各個(ge)方向的電磁流(liú)量🐇計,并分析了(le)其未來發介紹(shao)了展方向和趨(qu)勢,在電子不斷(duàn)發展與🚶♀️流量計(ji)量方法呈現多(duō)樣化基礎上,未(wei)來🏒電磁流量計(jì)仍以提高線圈(quān)勵磁精度來抑(yi)制噪聲幹擾爲(wei)主,同時又不斷(duàn)改變自🌈身結構(gòu)和組合方法測(cè)量,以适應越來(lai)越複雜的流體(tǐ)測量環境。
0引言(yán)
從20世紀50年代以(yǐ)來,電磁流量計(ji)憑借其精度高(gāo)量程寬、反應👣靈(líng)🙇♀️敏、耐腐蝕等優(you)點廣泛應用于(yú)石油、化工、水計(ji)量、制藥等行業(ye),迅速成爲實用(yòng)性最爲廣泛的(de)工業測量儀表(biao)之一。經過幾十(shi)年的發展,電磁(ci)流量計的結構(gòu)‼️、信号幹擾抑制(zhi)技術革新成爲(wei)電磁流量🌍計測(ce)量性能提高的(de)重要方向。電磁(cí)流量計的結構(gou)、電磁流量計幹(gàn)擾抑制方法爲(wei)線索,總結近年(nián)來電磁流量計(jì)現狀及成果.并(bìng)🍉分析其發展趨(qū)勢,爲以後🔞流量(liang)計的優化、設計(ji)、智能化等工作(zuò)提供一定的參(cān)🧑🏽🤝🧑🏻考與基礎。
1電磁(cí)流量計基本原(yuán)理
電磁流量計(jì)的基本工作原(yuan)理是法拉第電(diàn)磁感應🏃♀️定律，當(dāng)被測液體經過(guò)測量管内部時(shi)會在磁場中切(qiē)割磁感線産生(shēng)感應電🤩動勢,在(zai)2個測量電極之(zhī)間産生的感應(ying)電動勢爲E=kBDv,由流(liu)量Q=πD2v/4可得流量Q與(yu)感應電🐪動勢E的(de)關系爲Q=πDE/4kB。其中,E爲(wei)感應電動勢,k爲(wèi)常系數,B爲磁感(gǎn)應強度,D爲管道(dào)内徑的寬度,v爲(wèi)流體流速。
由于(yú)傳統電磁流量(liàng)計對被測液體(ti)有最低導電率(lǜ)的要求，電磁流(liu)量計的測量管(guǎn)爲絕緣測量管(guan)或内部襯🐉裏有(yǒu)🥵絕緣材料,絕緣(yuan)襯裏限制了被(bèi)測流體的溫度(du)範😘圍及流量計(ji)的可靠性與适(shi)用性。傳統電磁(ci)🈲流量計的單電(dian)極對是根據感(gan)應電壓信♉号計(ji)算整☀️個流動截(jié)面處的平均速(su)度,因而，對被測(ce)流體流速🔴分布(bu)敏感,隻📞能測量(liàng)滿管流體,測量(liàng)精度受被測流(liu)體的非軸對稱(cheng)速度分布影響(xiang)大,因此對直管(guǎn)段要求高;此外(wài),單一電磁流量(liang)計無法正确測(cè)量多相流中的(de)導電相速度,尤(you)其是在工業現(xiàn)場中存在的油(you)💘水兩相流、油氣(qì)兩相流等測量(liang)工況下測量結(jié)果會有很大的(de)誤差。因此,需要(yao)改🔞變電磁流量(liàng)計結構、對勵磁(ci)方式和信号調(diào)理技術進行優(yōu)化，使其适應更(gèng)🔆複雜的測🤟量環(huan)境。
2電磁流量計(ji)結構演化分析(xi)
電磁流量計結(jie)構優化的主要(yao)方式包括從測(ce)量管、勵磁線圈(quān)結構、測量電極(jí)的位置和數量(liàng)等方面進行改(gǎi)變,從而得到适(shì)💃🏻用複雜工況的(de)電磁流量計。
2.1非(fei)絕緣測量管電(dian)磁流量計
電磁(ci)流量計絕緣襯(chèn)裏的作用是防(fang)止感應信号被(bèi)金屬測量管短(duan)路,提高了流量(liang)計的測量精度(dù)。國内🤞的電磁流(liu)量計的常見襯(chen)裏材料有聚四(si)氟乙烯、聚☀️三氟(fu)氣乙烯、硬橡膠(jiao)、聚氨酯橡膠、乙(yi)烯㊙️與四氟氯乙(yi)烯共聚物等。但(dan)這些絕緣材料(liào)在耐磨性、耐高(gao)溫、耐氧化性、耐(nài)酸堿性等方面(mian)不能兼得,電磁(cí)流量計的☀️絕緣(yuan)襯裏限制了其(qí)測量流體的适(shi)用範圍及☁️适用(yong)🏃🏻工況,因此希望(wàng)電磁流量計能(néng)突破絕緣襯裏(lǐ)和絕緣測量管(guan)的限制，采用非(fēi)絕緣測量管進(jìn)行流量的測量(liàng)。
非絕緣測量管(guǎn)電磁流量計的(de)原理是建立流(liu)體與😄非☎️絕緣金(jīn)屬🔴管壁之間不(bú)同的邊界條件(jiàn)。通過施加與流(liú)體流量成🆚正比(bǐ)的電壓,在管壁(bi)上形成電勢分(fèn)布,由于電流流(liú)過金屬管壁,使(shi)得管壁上的電(diàn)勢分布與流體(ti)中的流動信号(hào)電勢不同,這就(jiu)建立了管道與(yu)非絕緣金屬管(guan)壁之間的邊界(jiè)條🔱件,這個邊界(jiè)條件與絕緣襯(chen)裏同樣起到了(le)防止電流經過(guò)引起短路的作(zuo)用。也稱♻️這種新(xin)的控制方法爲(wèi)“電勢補償法”。非(fēi)絕緣測量管電(dian)磁流量計的結(jie)構如圖1所示。
2.2不(bu)同勵磁線圈形(xíng)狀的電磁流量(liang)計
電磁流量計(ji)的勵磁系統是(shi)由勵磁線圈、導(dǎo)磁鐵芯和💞磁轭(e)等部分組成。電(diàn)磁流量計的磁(ci)場特性不僅和(he)勵✉️磁電流大小(xiao)變化有關,還深(shen)受勵磁線圈的(de)形狀、尺寸大小(xiao)、匝數等因素影(ying)響。電磁流量計(ji)工作磁場的穩(wěn)定性和均勻性(xing)是設計分析勵(lì)磁系統最關鍵(jian)的因素。不同的(de)勵磁線圈形狀(zhuàng)對電磁流量計(jì)工作磁場的影(ying)❌響也各具特點(dian)。
2.2.1典型勵磁線圈(quan)
工業生産中廣(guang)泛應用的勵磁(ci)線圈的形狀主(zhǔ)要有圓形線圈(quan)、菱♊形線圈矩形(xing)線圈、馬鞍形線(xian)圈等。4種勵磁線(xian)💰圈的仿真幾何(he)模型如圖2所示(shi)。典型的線圈結(jie)💚構仍存在一些(xiē)🏒不足,如亥姆霍(huo)茲線圈🧑🏾🤝🧑🏼中部的(de)工作♻️磁場均勻(yún)度較好,而邊緣(yuán)處磁🎯場卻減弱(ruo);菱形勵磁🌍線圈(quān)和矩形勵磁線(xian)圈産生的工作(zuò)磁👈場在電極附(fu)🌈近的分布均勻(yun)度較差;馬鞍形(xing)勵磁線圈的磁(ci)場.均勻度最好(hao),但輸出感應電(dian)📱動勢大小㊙️比亥(hai)姆霍茲線圈低(dī)。
2.2.2E形框架亥姆霍(huò)茲線圈
由于勵(lì)磁線圈的軸向(xiang)長度有限,根據(jù)電磁感應原理(lǐ),線圈産生🈲的磁(ci)場是一系列圓(yuan)形的閉環。在線(xian)圈彎曲的磁場(chǎng)的邊緣處形成(chéng)非均勻分布的(de)磁場。即電磁場(chang)的分布在測量(liàng)管方向具有邊(bian)緣效應。ShereliffJA的數學(xué)模型中👅提到當(dāng)勵磁線圈的軸(zhou)向長度接近測(ce)量管半徑的3倍(bèi)時,有限磁場💃的(de)靈敏度接近1。雖(suī)然分析🎯了電磁(ci)流量計靈敏度(du)與磁場軸向長(zhang)度之間的關系(xi),但勵磁🔱線圈沿(yán)電極方向的長(zhang)度仍未分析。
E形(xing)框架亥姆霍茲(zi)線圈是一種在(zai)傳統的亥姆霍(huo)茲線圈♍中加入(rù)導磁材料制成(cheng)的E形框架來模(mó)拟磁場的分布(bu)的改進勵磁結(jié)構。常用的勵磁(cí)裝置亥姆霍茲(zi)線圈具有2個平(píng)行排列的線圈(quan),并且測量管中(zhōng)的磁流場是2個(ge)線圈産生的磁(ci)場的疊加。爲了(le)減少在線圈邊(bian)緣漏磁通的影(ying)響,一種由導磁(ci)材料構成的E形(xing)勵磁框架,如圖(tu)3所示。線圈纏🍓繞(rào)在E形框架的中(zhōng)心，整個勵磁✍️裝(zhuang)置由2個彼此相(xiang)對放置的E形框(kuàng)架組成。線圈形(xíng)狀是矩形的，由(you)于E形框架具有(you)✂️高🏃♂️導磁率,磁力(lì)線可以📐集中在(zài)E形框架的中心(xīn)區域，以提高🤩穿(chuan)過測量管的磁(ci)場的強度和均(jun)勻性,并且可以(yi)減小激勵裝置(zhì)的尺寸。其中,E形(xíng)框架🌈亥姆霍茲(zi)線圈沿着測量(liang)管的軸向長度(du)是48mm,即測🔴量管半(bàn)徑的3倍。此種結(jié)構具有漏磁小(xiǎo)、磁場分布均勻(yún)等優🈚點。可❤️将磁(cí)通量集💔中在測(ce)量管周圍的區(qū)域以确保有🔅足(zú)夠的磁場強度(dù)來檢測流量流(liú)速信号。.
2.2.3雙層勵(lì)磁線圈
明渠是(shì)一種具有自由(you)表面液體流動(dòng)的渠道。明渠水(shuǐ)流🙇♀️也稱爲重力(lì)流和無壓流,其(qí)靠重力作用産(chan)生,表面相對🔞壓(ya)力爲零且具有(you)自由表面，因此(cǐ),明渠水流流經(jīng)渠道的✍️截面是(shì)時刻變化的。明(ming)渠電磁流量🌈計(ji)的主要設計問(wen)題是通過專🛀門(mén)設計的勵磁線(xian)圈來保證測量(liang)區内磁場的均(jun)勻分布。線㊙️圈的(de)設計還✍️需應對(dui)幹擾♈電場的邊(biān)界效應♉，達到此(cǐ)需求最☎️簡單的(de)方法是🧡在軸向(xiàng)上增加線圈的(de)長度,但這又增(zeng)加了線圈的制(zhì)造成本。雙層勵(li)磁線圈結🚶♀️構爲(wèi)解決明渠電磁(ci)流量計的磁場(chǎng)分布問題奠定(dìng)了基礎✂️。
爲了使(shi)明渠流量計測(ce)量區磁場達到(dao)最佳均勻性,将(jiang)雙層🈲線圈和亥(hai)姆霍茲線圈兩(liang)種勵磁線圈進(jìn)行仿真比較,圖(tu)4爲雙層勵磁線(xiàn)圈和亥姆霍茲(zi)線圈的仿真模(mo)型,發現雙層線(xiàn)圈的設📞計要優(yōu)⭕于亥姆霍茲線(xiàn)圈,如果💋在亥姆(mǔ)霍茲線圈中,在(zai)流向方向上使(shi)線⭐圈長度增加(jia)50%,則得到的磁場(chang)分布均勻㊙️性與(yu)在雙層💞線圈中(zhong)相同🧑🏾🤝🧑🏼。因🈲此,雙層(ceng)勵磁線圈結構(gòu)相比亥👣姆霍茲(zī)勵磁線圈更适(shì)用于明渠電磁(ci)流🥰量計。
2.3不同測(ce)量電極結構的(de)電磁流量計
根(gen)據電極結構的(de)不同,電磁流量(liang)計可分爲接觸(chù)式和非接觸式(shì)兩種。接觸型電(dian)磁流量計使用(yòng)金屬點電極穿(chuan)透✂️管壁。非接觸(chù)式電磁流量計(jì)是将大面積的(de)金屬電極粘🐇貼(tie)在測✍️量管上,通(tōng)過電㊙️容耦合的(de)方式獲得感應(ying)信号,因💰此,又稱(chēng)電容式電磁流(liu)量計。
2.3.1非接觸式(shì)電磁流量計
非(fēi)接觸式電磁流(liu)量計具有一些(xiē)突出的優點:一(yī)方面💋避免了被(bei)測液體與檢測(cè)電極直接接觸(chu),解決了💛檢測電(dian)極容易受到液(yè)體腐蝕、磨損等(děng)問題;選擇合适(shì)的襯裏材料🆚,電(dian)容式電磁流量(liang)計也可以實現(xian)對漿液型和較(jiao)高腐蝕性流體(ti)的檢測,增大了(le)流量儀表的使(shi)用範圍。另一方(fang)面,電磁流量計(ji)⁉️通過電容耦合(hé)的方式獲取被(bèi)測液體流量信(xin)号,被測流體與(yu)檢測電極之㊙️間(jian)的耦♋合電容🌈決(jué)定了傳感器的(de)内阻;增加耦合(he)電容值可以㊙️減(jian)小傳感器的内(nei)阻,降低流量信(xìn)号檢出難度，從(cóng)而使被測流體(ti)電導率的下限(xiàn)減小。
非接觸式(shì)電磁流量計的(de)電極與被測流(liu)體間有絕緣襯(chèn)🍉裏隔離或者直(zhí)接采用絕緣測(cè)量管。電極貼于(yú)測量管外面或(huo)鑲嵌♻️于測🎯量管(guan)内部。非接觸式(shi)電磁🈲流量計利(li)用電極與被測(cè)流體通過絕緣(yuán)襯裏形成耦合(hé)電容來檢測被(bei)測流體流量信(xìn)号。主要結構形(xíng)式按電極的✍️安(an)裝位置可分爲(wei)兩種:電極嵌人(ren)測量管絕緣襯(chèn)裏(嵌✏️人式)、電極(ji)貼在測量管外(wài)(外貼式)。嵌入式(shì)電磁流量計和(hé)外貼式電磁流(liu)量計的結構如(ru)圖5所示,嵌人式(shì)結構和普通電(dian)磁流量計電極(jí)結構😍類似,而外(wai)貼式多是采用(yong)陶瓷表面金屬(shǔ)化将電極貼在(zài)流量計測量管(guan)外部。
2.3.2多電極式(shi)電磁流量計
通(tōng)過理論分析[10]發(fa)現，流體測量截(jié)面處的速度分(fèn)布對電🛀🏻磁☂️流量(liàng)🤟計的測量精度(du)影響十分敏感(gan),所以傳統單對(duì)電極電磁流量(liang)計🐪測量流體時(shi),要求流速分布(bu)是軸對稱的,因(yin)此,需要被測❤️流(liú)體滿管并具有(you)足夠長的直管(guǎn)段。在管徑大、流(liu)體未滿管或測(cè)量條件有限時(shi),單對電極電磁(ci)流量計的測量(liang)結果會存在不(bú)同程度的誤差(chà)，對于非滿管流(liu)體和非軸對稱(cheng)速度分布流🈲體(ti)的測量傳統流(liú)量計不🎯再适用(yong),多電極式電磁(ci)流量計可以❄️通(tong)過測量多個點(dian)的感應電動勢(shì),獲得任意流型(xing)下的😘流體平均(jun1)流速的表達✊式(shì)以及測量管内(nei)流體液面高🤟度(dù)，适用于非軸♋對(dui)稱流動🚶和非滿(man)管條件下的流(liu)量測量。
1)非滿管(guǎn)多電極式電磁(cí)流量計。其測量(liàng)管壁上具有多(duō)對電🔞極,其中1對(dui)信号注人電極(ji)設置在測量管(guǎn)底部,用于滿管(guan)狀态判别的滿(man)管指示電極設(shè)置在測量管頂(ding)部,其餘3對電極(jí)爲測量電極設(shè)💃🏻置在測量管兩(liang)側,用于管道流(liu)體液.位和流速(sù)信号的測量。當(dāng)對液位進行測(ce)量時,将電壓幅(fú)值恒定的交流(liú)信号施❄️加于信(xìn)号注人🔱電極上(shang),在流體滿管情(qíng)況下,該流量計(jì)的功能與普通(tong)的電磁流量計(ji)相同,因爲此時(shí)流體流經橫截(jié)面積是固定的(de),隻需根據感應(ying)電動勢推出被(bèi)測流體的流速(sù),進而計算得到(dao)流量值。當流體(ti)未充滿管道時(shi),滿管指示電極(ji)檢測到管道流(liú)體爲非滿管狀(zhuang)态,并利用算法(fǎ)對測量值進行(hang)修正,此👨❤️👨時流👅量(liang)計的測量方式(shì)則☁️是測♈量流體(ti)流速和非滿管(guǎn)流體液🆚位高度(du)。通過測量管内(nei)被測液體的耦(ǒu)合,反映液位高(gao)度變化的合成(chéng)信号可以通過(guo)3對測✏️量🏃🏻♂️電極得(de)到,液位高度的(de)準确測量值是(shì)通過轉換器将(jiang)合✔️成信号🙇♀️轉換(huàn)獲得。非♍滿管多(duo)電極電🥵磁流量(liang)計結構簡圖如(ru)圖6所示。
2)非軸對(dui)稱速度分布多(duo)電極式電磁流(liú)量計。由于測🥵量(liàng)截面所在平面(miàn)内管壁的感應(yīng)電動勢積分運(yun)算的測量結果(guo)與🌈流體流速分(fèn)布無關,因此,多(duo)電極式👉電磁流(liu)👌量計可通過測(ce)量多點📧的感應(ying)電動勢來測量(liàng)非軸對稱速度(dù)分布下的流體(tǐ)流量。非軸對稱(cheng)速度分布多電(dian)極式電磁流量(liang)計按照測量電(diàn)極個數可分爲(wèi)四電極🌐式、六電(diàn)極式、八電極式(shi)、十六電極式17等(deng)。從理論上講電(dian)極個數📞越多,流(liú)體平均流速的(de)測量精度越高(gao),但是從實際生(sheng)産制作條🌈件與(yǔ)流量計可靠性(xìng)來㊙️說,測量電極(ji)數目不能無限(xiàn)增多,而且随着(zhe)電極數目的增(zeng)多,測量🌂系統實(shí)時性也會降低(di)。
3電磁流量計幹(gan)擾抑制方法分(fèn)析
在電磁流量(liang)計的測量過程(chéng)中,電極采集的(de)流量信号混雜(za)了🔞大📱量的幹擾(rǎo)信号和噪聲。流(liú)量信号中的幹(gan)擾信号🌂根據産(chǎn)生機理不同可(kě)分爲3類,第一類(lèi)是與電磁流量(liàng)計的電磁❓感應(ying)原理有關的同(tong)相幹擾、微分幹(gan)擾等;第二類是(shi)和電化🚶學作用(yong)有關的漿液📞噪(zào)聲、極化幹擾、流(liu)動噪聲等;第三(san)類是☁️因外部電(diàn)路♻️而引起的工(gōng)頻🈲幹擾,可分爲(wei)串模幹擾、共模(mó)幹擾兩種。
不同(tóng)勵磁方式對流(liu)量計的功耗、精(jīng)度、實時性等參(can)數有着影🧑🏾🤝🧑🏼響。勵(lì)磁方式可分爲(wei)采用交變磁場(chǎng)和采用恒定磁(ci)🌈場2種基本形式(shi),采用交變磁場(chǎng)包括正弦波勵(lì)磁、低頻矩形波(bo)勵磁、三值矩形(xing)波勵磁、雙頻矩(jǔ)形波勵磁、三值(zhi)梯形🏃♀️波勵磁等(děng)💁方式,采用✔️恒定(dìng)磁場📧包括直流(liu)電源勵磁和永(yǒng)磁鐵勵磁。
3.1交變(bian)磁場勵磁
最早(zao)應用在電磁流(liú)量計中的勵磁(cí)方式是工頻正(zhèng)🌈弦波勵💔磁,此種(zhong)電磁流量計測(ce)量迅速,這種方(fāng)式能有效👄消除(chú)電極表面的極(ji)化現象,降低電(diàn)化學電勢的影(ying)響和傳感器内(nei)阻,但是由于頻(pin)率高,會帶來一(yi)系列電磁幹擾(rǎo)如正交幹擾、同(tóng)相幹擾等。矩形(xíng)波勵💚磁将直流(liu)勵磁和交流勵(lì)磁的優點結合(he)起來,既具備交(jiao)流勵磁極化幹(gàn)擾小的特點，又(you)具有直流勵磁(cí)無正交幹擾和(hé)同相幹擾矩形(xing)波勵磁方式采(cai)樣時間窗口.長(zhang)且穩定,可使流(liu)量計的零點💃🏻穩(wěn)定性得到提高(gāo)。
矩形波勵磁根(gen)據工作頻率的(de)高低分爲低頻(pin)矩形波勵磁和(he)高☔頻矩形波勵(li)磁，低頻勵磁雖(suī)然具有零點穩(wěn)定和有效降低(di)電磁幹擾的優(you)勢,但是會降低(di)傳感器的響應(ying)速度,不再适用(yòng)于高速💯變化流(liu)體的測量。高頻(pin)勵磁具有響應(yīng)速度快的優勢(shì)⚽,但存在電磁幹(gan)擾問題導緻測(cè)量精⁉️度的下降(jiang),其測量精度比(bi)不上低頻勵磁(ci)。随着工業生産(chan)生活中對流體(tǐ)測量實時性和(hé)測量精💁度的提(ti)高,單頻的高頻(pin)勵磁和低🍉頻💁勵(lì)磁已經不能滿(man)足人們的測量(liang)要🌈求🤞,于是國内(nei)外研究人員将(jiāng)目光投向了雙(shuāng)頻勵磁。雙頻勵(li)💘磁電💞磁流量計(jì)結合低頻矩形(xing)波勵磁和高頻(pín)👌矩形波勵🆚磁的(de)優點。利用雙頻(pin)中低😄頻抑制測(ce)量液體噪聲、保(bǎo)🔞持零點穩定性(xing)和高頻激勵響(xiang)應🐆速度快的特(te)點在測量被測(ce)液體時取得了(le)較好的效果✌️和(hé)較快的響應速(su)度。之後雙🚩頻勵(li)磁技術得到快(kuài)速發展,衍生了(le)✍️高壓和脈沖寬(kuān)度調制(PWM)調制低(di)壓勵磁❗、時分雙(shuāng).頻勵磁、雙頻梯(ti)形波勵磁等多(duō)種雙頻勵磁形(xing)式。時分雙頻勵(li)磁方式不僅兼(jian)顧了高頻低頻(pín)的優點,還提高(gāo)了流.量計的量(liàng)程比。雙頻梯形(xing)波與矩形波相(xiàng)比,梯✨形波具有(you)穩定部分,增加(jia)了信号的穩定(ding)性，可以有效消(xiao)除差分幹擾。與(yu)♍三角波相比,梯(ti)☀️形波有上升沿(yan)🌐和下降沿,提高(gāo)了電壓的利用(yong)率。雖然雙頻勵(lì)磁兼🈚具高頻勵(li)磁響應速度快(kuài)和低頻勵磁穩(wěn)定性好的優點(dian),但是雙頻勵磁(cí)需要執行的算(suan)法相更爲複雜(zá)，這就使得流量(liang)計功耗較大。
3.2恒(héng)定磁場勵磁
流(liú)量計采用恒定(dìng)磁場勵磁時,其(qí)優點是磁場強(qiang)度恒🎯定不變,比(bǐ)交變磁場勵磁(ci)更容易實現,流(liú)量計結構也更(geng)加簡化,受工頻(pín)幹擾的影響小(xiǎo)。恒定磁場勵磁(cí)技術♻️遇到的最(zui)關鍵問題是電(dian)化學作用在測(ce)量電極上産生(sheng)極化電壓,由于(yú)電㊙️極輸出的✨流(liu)量測量信号和(he)電極極化電壓(ya)均爲直流信号(hao)🛀,導緻很難從測(cè)量信号中🎯剔除(chú)極化電壓幹擾(rao)信号,甚至極化(hua)電壓過大會💯掩(yan)蓋測🏃♀️量信号産(chan)生的感應電動(dòng)勢。因此,恒定磁(ci)場勵磁方式僅(jǐn)适用于内阻極(jí)🚩小💘、導電率極高(gāo)且不産🐇生極化(hua)電壓的特殊液(yè)态金屬的流量(liang)測量中。
目前克(ke)服電極表面極(ji)化的方法可以(yi)分爲:1)對極化噪(zào)✏️聲🎯進㊙️行補償。将(jiāng)非勵磁時段極(jí)化噪聲用來補(bǔ)償勵磁時段的(de)極化噪聲。2)低☎️通(tong)濾波極化噪聲(shēng)并反饋💚補償。采(cǎi)用階低💔通濾波(bō)器剝離極化噪(zào)聲,并進行反饋(kui)補償。因爲低通(tōng)濾波器會使流(liú)量信号發生畸(ji)變,故此方法尚(shang)未應用于商業(ye)儀表。3)将極化電(dian)壓控制在穩定(ding)值。這是一種避(bi)開極化電壓原(yuan)理的方☎️法,代表(biao)方法有繼電器(qì)電容反饋抑制(zhì)極化。基于這種(zhǒng)理念，利用動态(tài)反饋控💰制的方(fāng)法應用在永磁(cí)體勵磁的電磁(ci)流量計上。目前(qián),這種方法是恒(heng)磁磁場勵磁🐉方(fāng)法研究的熱門(mén)領域。
4電磁流量(liang)計發展趨勢
4.1勵(li)磁技術的發展(zhan)趨勢
随着電子(zǐ)快速發展,對勵(lì)磁電流和勵磁(cí)信号的控制也(ye)越來越精确。勵(lì)磁方式将向多(duo)頻方向發展,讓(rang)電磁流量計兼(jiān)具響應速度快(kuai),零點穩定性好(hǎo),輸出信号穩定(dìng)等優點。勵磁頻(pín)率也将向智♍能(neng)變換方向發展(zhǎn),根據電磁流量(liàng)計輸出感🏃♀️應電(diàn)勢信号中噪聲(sheng)的大小來改變(bian)勵磁頻率。使電(diàn)磁流量計不僅(jǐn)具有克服流體(tǐ)噪聲和信号零(ling)點漂移的能力(lì),還能估計當前(qian)流體🚩的漿液濃(nong)度值👈。信号處理(li)✉️技術也不.再隻(zhī)依靠電路進行(háng)濾波,可以利用(yong)MATLAB、快速傅裏葉變(bian)換(fastFouriertransform,FFT)或小波變換(huàn)等軟件處理方(fāng)式對信号調理(lǐ)以抑⛷️制幹🐇擾,提(tí)高電磁流量十(shi)的勵磁精度。
4.2複(fu)雜工況組合測(cè)量的發展趨勢(shi)
随着流體測量(liàng)工況複雜性的(de)增加,電磁流量(liang)計也🐇在朝着與(yu)其他方法組合(hé)測量的方向發(fā)展。主要有電磁(ci)流量計與弧形(xing)🐪電導探針組合(he)測量系統、電磁(ci)流量計結合分(fen)相法測♋量液體(tǐ)流量叫、電磁流(liú)量十👄和電阻層(ceng)析成像雙模态(tài)系統等。結合弧(hú)形電導探針靈(ling)敏度高，探測場(chǎng)分布均勻的優(you)點,可以提高流(liú)體測量的分辨(bian)率。分相法的結(jié)✊合可以提高測(ce)量精度,成功地(dì)使電磁✔️流量計(ji)适用于原始相(xiang)分布不均勻的(de)氣液兩相流。電(dian)🐪磁流量計與電(diàn)阻層析成像雙(shuang)模态系統可利(li)用多維數據融(róng)合的方法測量(liang)油水💛兩相流的(de)分相體積流量(liang)🛀與流速。随着互(hù)相關算法與多(duō)傳感器信息融(rong)合技🛀🏻術的發展(zhǎn),電磁流量計與(yu)🧑🏽🤝🧑🏻其他測量方法(fǎ)組合進行流體(tǐ)計量成爲未來(lai)發展🔞的方向。
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