摘要(yào):電磁流量(liang)計 量程寬(kuan)、結構簡單(dān)應用廣泛(fàn)。以電磁流(liú)量計的結(jie)構演📞變與(yǔ)幹擾抑制(zhi)爲線索,兩(liang)個大方向(xiang)下的各個(gè)方㊙️向的電(diàn)磁流量計(ji),并分析了(le)其未來發(fa)介紹了展(zhǎn)方⁉️向和趨(qū)💛勢,在電子(zǐ)不斷發展(zhǎn)與流量計(ji)📱量方法呈(cheng)現多樣化(huà)基礎上,未(wèi)來電磁流(liú)量計仍以(yi)提高線圈(quān)勵♈磁精度(du)來抑制噪(zào)聲幹擾🌏爲(wèi)主,同時又(yòu)不斷改變(biàn)自身結構(gou)和組合方(fāng)法測量,以(yi)适應越來(lái)越複雜的(de)流🔞體測量(liàng)環境。
0引言(yan)
　　從20世紀50年(nian)代以來,電(diàn)磁流量計(jì)憑借其精(jing)度高量程(chéng)寬、反應靈(líng)敏🌐、耐腐蝕(shi)等優點廣(guǎng)泛應用于(yu)石油、化工(gōng)、水計量、制(zhi)藥等行業(ye),迅速成爲(wei)實用性最(zuì)爲廣泛的(de)工業測量(liang)儀表之一(yī)。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(shù)✌️革新成爲(wei)電磁流量(liàng)❌計測量性(xing)能提高的(de)重要方向(xiàng)。電磁流量(liàng)計的結構(gòu)、電磁流量(liang)計幹擾抑(yi)制方法爲(wèi)線索,總結(jie)近年🧡來電(diàn)磁流量計(ji)現狀及成(chéng)果.并分析(xī)其發展趨(qū)勢,爲以後(hòu)📧流量計的(de)優化、設計(ji)、智能化等(děng)工作提供(gòng)一定的參(cān)考與基礎(chǔ)。
1電磁流量(liang)計基本原(yuán)理
　　電磁流(liu)量計的基(jī)本工作原(yuan)理是法拉(lā)第電磁感(gǎn)應定律，當(dang)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(shēng)感應電動(dong)勢,在2個測(cè)量電極之(zhī)間産生的(de)感應電動(dong)勢爲E=kBDv,由流(liu)量🐕Q=πD2v/4可得流(liu)⛹🏻‍♀️量Q與感應(yīng)電♈動勢E的(de)關系爲Q=πDE/4kB。其(qi)中,E爲感應(ying)電動勢,k爲(wei)常系數,B爲(wèi)磁感應強(qiáng)度,D爲管道(dào)内徑的寬(kuan)度,v爲流體(tǐ)💃🏻流速。
　　由于(yú)傳統電磁(ci)流量計對(duì)被測液體(ti)有最低導(dao)電率🐇的要(yao)求，電😘磁流(liú)量計的測(cè)量管爲絕(jué)緣測量管(guan)或内部襯(chen)裏有絕緣(yuán)材料,絕緣(yuán)襯裏限制(zhi)了被測流(liu)體的溫度(dù)範🌈圍及流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計的可(ke)靠性與适(shì)用性。傳統(tǒng)電磁🈚流量(liàng)計的單電(diàn)極對🏃是根(gēn)據感應電(diàn)壓信号計(ji)算整個流(liu)動截面處(chu)的平均速(su)度,因而，對(dui)被測流體(ti)流速🌈分布(bù)敏感,隻能(néng)測量滿管(guǎn)流體,測量(liàng)精度受被(bei)測流體的(de)非軸對稱(chēng)速度分布(bù)影響大,因(yin)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(duō)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(liang)相流、油氣(qi)兩相流等(děng)測量工況(kuàng)下測量結(jié)果會💃有很(hěn)大的誤差(chà)。因此,需要(yao)改變電磁(ci)流量計結(jie)構、對💃勵磁(cí)方式和信(xìn)号調理技(jì)術進行優(you)化，使其适(shì)應更複雜(zá)的測♻️量環(huán)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(yào)方式包括(kuo)從測量管(guan)💃🏻、勵磁線🌐圈(quan)結構、測量(liang)電極的位(wei)置和數量(liàng)等方面進(jin)行改變,從(cóng)而得到适(shi)用複雜工(gōng)況的電磁(cí)流量計。
2.1非(fei)絕緣測量(liang)管電磁流(liú)量計
　　電磁(ci)流量計絕(jue)緣襯裏的(de)作用是防(fang)止感應信(xin)号被金🚶‍♀️屬(shu)測量管👄短(duan)路,提高了(le)流量計的(de)測量精度(dù)。國内的電(dian)磁流量計(ji)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的常見襯(chèn)裏材料有(you)聚四氟乙(yǐ)烯、聚三氟(fu)氣乙烯、硬(yìng)❌橡膠、聚氨(ān)酯橡膠、乙(yǐ)烯與四氟(fu)氯乙烯共(gòng)聚物等。但(dàn)這些絕緣(yuán)材料在耐(nài)磨性、耐高(gāo)溫、耐💚氧化(hua)性、耐酸❗堿(jiǎn)性等方面(miàn)不能兼得(dé),電🏃磁流量(liang)計的絕緣(yuán)襯裏限制(zhi)了其測量(liang)流體的适(shi)用範圍及(ji)适用工況(kuàng),因此希望(wàng)電磁流量(liàng)計能突破(po)絕緣襯裏(li)和絕緣測(ce)量管的限(xian)制，采用非(fei)絕緣測量(liang)管進行流(liu)量的測量(liàng)。
　　非絕緣測(ce)量管電磁(ci)流量計的(de)原理是建(jian)立流體與(yǔ)非絕緣㊙️金(jin)屬管壁之(zhī)間不同的(de)邊界條件(jian)。通過施加(jia)與流體流(liu)量成🔱正比(bǐ)的電⭕壓,在(zai)管壁上形(xíng)成電勢分(fen)布,由于電(dian)流流過金(jīn)屬🔴管壁,使(shǐ)得管壁上(shang)的電勢分(fen)布與流體(ti)中的流動(dong)信号電勢(shi)不同,這就(jiù)建立了管(guǎn)道與非絕(jue)緣金屬管(guan)壁之間的(de)邊界條✊件(jiàn),這個邊界(jiè)🛀條件與絕(jue)緣襯裏同(tóng)樣起到了(le)防止電流(liú)經過引起(qi)短路的作(zuò)用。也稱這(zhe)種新的控(kòng)制方💰法爲(wei)“電勢補償(cháng)法”。非絕緣(yuán)測量管電(dian)磁流量計(ji)的結構如(ru)🌈圖1所示。
 
2.2不(bu)同勵磁線(xiàn)圈形狀的(de)電磁流量(liàng)計
　　電磁流(liu)量計的勵(lì)磁系統是(shi)由勵磁線(xiàn)圈、導磁鐵(tiě)芯🍓和磁轭(e)等部分組(zǔ)成。電磁流(liu)量計的磁(cí)場特性不(bú)僅和勵磁(ci)電流大小(xiǎo)變化有關(guān),還深受勵(lì)磁線圈的(de)形🧡狀、尺寸(cùn)大小、匝數(shù)等因素影(ying)響💃。電磁流(liu)量計工作(zuò)磁場的穩(wěn)定💋性和均(jun)勻性是設(she)計分析勵(li)磁🈲系統最(zui)關鍵的因(yīn)素。不同的(de)勵磁線圈(quan)形狀對電(dian)磁流量計(jì)工作磁場(chang)的影響也(ye)各具特點(dian)。
2.2.1典型勵磁(ci)線圈
　　工業(yè)生産中廣(guǎng)泛應用的(de)勵磁線圈(quān)的形狀主(zhu)要有圓形(xíng)線圈、菱形(xing)線圈矩形(xing)線圈、馬鞍(ān)形線圈等(děng)。4種勵磁線(xiàn)圈的仿真(zhen)幾何模型(xíng)如圖2所示(shì)。典型的線(xian)圈結✨構仍(reng)存在一些(xie)不足,如🐇亥(hài)姆霍🥵茲線(xiàn)圈中部的(de)工作磁場(chǎng)均勻💔度較(jiao)好,而🆚邊緣(yuan)處磁場卻(què)減弱;菱形(xíng)勵磁🌈線圈(quān)和矩形勵(li)磁線圈産(chǎn)生的工作(zuo)磁場在電(diàn)極附近的(de)分布均🤟勻(yun)度較差;馬(mǎ)鞍形勵磁(cí)線圈的磁(cí)場.均勻度(du)最好,但輸(shū)出感應電(dian)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼動勢大小(xiǎo)比亥姆霍(huò)茲線🏃🏻圈低(dī)。
 
2.2.2E形框架亥(hai)姆霍茲線(xiàn)圈
　　由于勵(lì)磁線圈的(de)軸向長度(dù)有限,根據(jù)電磁感應(ying)原💜理,線圈(quān)㊙️産生的磁(ci)場是一系(xi)列圓形的(de)閉環。在線(xiàn)圈彎曲的(de)磁🧑🏽‍🤝‍🧑🏻場的邊(bian)緣處形成(cheng)非均勻分(fèn)布的磁場(chǎng)。即電磁場(chǎng)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(dang)勵磁線圈(quān)的軸向長(zhang)度接近測(cè)量管半徑(jing)的3倍時,有(you)限磁場的(de)靈敏度接(jiē)📱近1。雖然分(fen)析了電磁(ci)流量💃計靈(ling)敏度與磁(cí)場軸向長(zhǎng)度之間的(de)關系,但勵(li)磁線圈沿(yan)電極方向(xiàng)的長度🛀🏻仍(réng)未分析。
　　E形(xing)框架亥姆(mǔ)霍茲線圈(quan)是一種在(zài)傳統的亥(hài)姆霍茲線(xiàn)👄圈中加入(rù)導磁材料(liào)制成的E形(xíng)框架來模(mo)拟磁場👉的(de)分🎯布的改(gǎi)進勵磁🚶結(jié)構。常用的(de)勵磁裝置(zhi)亥姆霍茲(zī)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(ge)線圈産生(shēng)的磁場❄️的(de)疊加。爲了(le)減少在線(xian)圈邊緣漏(lou)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(zhěng)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(xian)圈形狀是(shì)矩形的，由(you)于E形框架(jià)具有高導(dao)磁率,磁力(li)線可以集(ji)中在E形框(kuang)架的中心(xīn)區域，以提(ti)高穿過🐅測(ce)量管的磁(cí)場的強度(du)和❤️均勻性(xìng),并且可以(yi)減小激⁉️勵(lì)裝置的尺(chi)寸。其中,E形(xíng)框㊙️架👄亥姆(mu)霍茲線圈(quan)沿着測🆚量(liàng)管的軸向(xiàng)長度是48mm,即(jí)測量管半(ban)徑的3倍。此(cǐ)種結構具(jù)有漏磁小(xiao)、磁場分布(bù)均勻等優(yōu)點。可将磁(cí)通量集❄️中(zhōng)在測量管(guǎn)周圍的區(qu)域以确保(bao)有❌足夠的(de)磁場強度(du)來檢測流(liú)量流速信(xin)号。.
 
2.2.3雙層勵(li)磁線圈
　　明(ming)渠是一種(zhong)具有自由(you)表面液體(tǐ)流動的渠(qú)道。明渠水(shui)✏️流也🤞稱爲(wèi)重力流和(hé)無壓流,其(qi)靠重力作(zuò)用産生,表(biǎo)面相對壓(yā)力爲零且(qie)具有自由(you)表面，因此(cǐ),明渠水流(liú)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(shi)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(fèn)布。線圈的(de)設計還💃需(xu)應對幹擾(rao)電場的邊(biān)界效應🐇，達(da)到此需求(qiú)最簡單的(de)方法是在(zài)軸向上增(zeng)加線圈的(de)長🔴度,但這(zhè)又增加了(le)線圈的制(zhì)造成本。雙(shuang)層勵磁線(xiàn)圈結構爲(wèi)解決明🚶‍♀️渠(qú)電磁流量(liang)計的磁場(chǎng)分布問題(tí)奠定了基(jī)礎。
　　爲了使(shi)明渠流量(liàng)計測量區(qu)磁場達到(dào)最佳均勻(yun)性,将雙層(céng)線圈和亥(hai)姆霍茲線(xiàn)圈兩種勵(li)磁線圈進(jìn)行仿真比(bǐ)較,圖4爲✍️雙(shuāng)層勵磁線(xian)圈和亥姆(mǔ)霍茲線圈(quān)的仿真模(mó)型,發現雙(shuāng)層線圈的(de)設計要優(yōu)于亥姆霍(huò)茲線圈,如(ru)果在亥姆(mǔ)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(chǎng)分布均勻(yún)性與在雙(shuang)層線圈中(zhōng)相同。因此(cǐ),雙層勵磁(ci)線⭐圈結構(gòu)相比亥姆(mǔ)霍茲勵磁(cí)線圈更适(shì)用于明渠(qu)電磁流量(liang)計。
 
2.3不同測(cè)量電極結(jié)構的電磁(ci)流量計
　　根(gēn)據電極結(jie)構的不同(tong),電磁流量(liàng)計可分爲(wèi)接觸式和(he)🛀🏻非😄接⭐觸式(shì)兩種。接觸(chù)型電磁流(liú)量計使用(yòng)金屬點電(diàn)極穿透管(guǎn)壁。非接觸(chu)式電磁流(liú)量計是将(jiāng)大面積的(de)金屬電極(ji)粘📞貼在測(cè)量管上,通(tong)過電㊙️容耦(ou)合的方式(shì)獲得感應(yīng)信号,因❤️此(ci),又稱電容(rong)式電磁🤩流(liú)量計。
2.3.1非接(jiē)觸式電磁(ci)流量計
　　非(fei)接觸式電(dian)磁流量計(jì)具有一些(xiē)突出的優(you)點:一方面(mian)避免了被(bei)測液體與(yǔ)檢測電極(ji)直接接觸(chu),解決了檢(jiǎn)測電極容(róng)易受到液(ye)體腐蝕、磨(mó)損等問題(tí);選擇合适(shì)的襯裏材(cai)料,電容式(shi)電磁流🏃‍♂️量(liang)計也可以(yǐ)實現對漿(jiāng)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(liu)量計通過(guò)電容耦合(he)的方式獲(huò)♈取被測液(yè)體流量信(xìn)号,被測流(liú)體與檢測(cè)電極之間(jian)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(shi)被測流體(tǐ)電導率的(de)下限減小(xiǎo)。
　　非接觸式(shì)電磁流量(liàng)計的電極(ji)與被測流(liu)體間有絕(jué)緣📱襯裏隔(gé)🔞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(guan)内部。非接(jie)觸式電磁(cí)流量計💚利(lì)用電極與(yu)被測流體(tǐ)通過絕緣(yuán)襯裏形成(chéng)耦合電容(róng)來檢測被(bei)測流體流(liú)♊量信号。主(zhu)♍要結構形(xing)👣式按電極(ji)的安裝位(wèi)置可分爲(wèi)兩種:電極(ji)嵌人測量(liang)管絕緣襯(chèn)裏(嵌人式(shì))、電極貼在(zài)測量管外(wài)(外貼式)。嵌(qiàn)入式電磁(ci)流量計和(hé)外貼🛀式電(dian)磁流量計(ji)的結構如(ru)🌈圖5所示,嵌(qian)人式結構(gòu)和普通電(dian)磁流量🈲計(ji)電極結構(gou)類似,而外(wai)貼式多是(shì)采用陶瓷(ci)表面金屬(shu)化将電極(jí)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(tong)過理論分(fen)析[10]發現，流(liú)體測量截(jié)面處的速(su)度分布對(duì)電磁流量(liang)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(liang)計測量流(liu)體時,要求(qiú)流速分布(bù)是軸對稱(chēng)的,因此,需(xu)🏃🏻要被測流(liu)體滿管并(bìng)具有足夠(gòu)長的直管(guan)段。在管徑(jing)大、流體🥵未(wei)滿管或🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測(ce)量條件有(yǒu)限時,單對(duì)🔞電極電磁(ci)流👨‍❤️‍👨量計的(de)測量結果(guǒ)會存在㊙️不(bú)同程度的(de)🙇‍♀️誤差，對于(yú)非滿管流(liú)體和非軸(zhou)對👉稱速度(dù)分布流😄體(ti)的測量傳(chuan)統流量計(ji)不再适用(yong),多電極式(shì)電磁流量(liang)計可以通(tong)過測量多(duō)個點的感(gǎn)應電動勢(shì),獲得任意(yi)流型下的(de)流體平均(jun)流速的表(biǎo)達式以及(jí)測量管内(nèi)流體🔱液面(miàn)高度，适用(yong)于非軸對(dui)稱流動和(he)非滿管條(tiao)件下的流(liú)量測量。
1)非(fei)滿管多電(dian)極式電磁(cí)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(bu),用于滿管(guǎn)狀态判🐇别(bié)的☎️滿管指(zhi)示電極設(shè)置在測量(liàng)管頂部,其(qi)餘3對電極(jí)爲測量電(diàn)極設置在(zai)測量管兩(liang)側,用于管(guan)道流體液(yè).位和流速(sù)信号的測(cè)量。當對液(yè)位進行測(ce)量時,将電(diàn)壓幅值恒(heng)定的🔞交流(liu)信号施🚶加(jiā)于信号注(zhu)人電極上(shang),在流體滿(mǎn)管情況下(xia),該流量計(jì)的功能與(yu)普通的電(diàn)磁流量計(ji)相同,因爲(wei)此時流體(ti)流經橫截(jie)面積是固(gu)定的,隻需(xū)根據感應(yīng)電動勢推(tui)出被測流(liu)體的流速(sù)🥵,進而計㊙️算(suan)得到流量(liang)值。當流體(ti)未充滿管(guǎn)道時,滿管(guǎn)指示電極(jí)檢測到管(guǎn)道流體⛷️爲(wèi)非滿管狀(zhuang)🥰态,并利用(yòng)算法對測(cè)量值進行(háng)修正,此🔴時(shi)流量計的(de)測量方式(shì)則🌐是測量(liàng)流體流速(su)和非滿管(guan)流體液㊙️位(wèi)高度。通過(guo)測量管内(nei)被測液體(tǐ)的耦合,反(fan)映液位高(gao)度變化的(de)合成信号(hao)可以通過(guò)3對測量🔆電(diàn)極得到,液(yè)位高度的(de)準确測量(liang)值是通過(guo)轉換器将(jiāng)合成信号(hào)轉換獲得(de)。非滿管多(duo)電極電磁(cí)流量計結(jié)構簡圖如(rú)圖6所示。
 
2)非(fēi)軸對稱速(sù)度分布多(duo)電極式電(dian)磁流量計(jì)。由于測量(liang)截面所🏃‍♀️在(zài)平面内管(guan)壁的感應(yīng)電動勢積(jī)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(jì)可🌈通過測(cè)量多點的(de)感應電動(dong)勢來測量(liàng)非軸對稱(chēng)速度分布(bù)下的流體(ti)流量。非✍️軸(zhou)對稱速度(dù)分布多電(dian)📐極式電磁(ci)流量計按(an)照測量電(dian)極個數🈚可(ke)分爲四電(dian)極🙇‍♀️式、六電(diàn)極式、八🌈電(diàn)極式、十六(liu)電🆚極式☀️17等(děng)。從理論上(shàng)講電極個(ge)數越多,流(liú)體✂️平均流(liu)速的測量(liang)精度越高(gāo),但是從☎️實(shi)際生産制(zhi)作條件與(yu)流量計可(kě)靠性來說(shuo),測量電極(ji)數目不能(neng)無限增多(duō),而👣且随⛷️着(zhe)電極數目(mù)的增⛹🏻‍♀️多,測(ce)量系統實(shi)時性也會(huì)降低。
3電磁(ci)流量計幹(gàn)擾抑制方(fāng)法分析
　　在(zai)電磁流量(liang)計的測量(liàng)過程中,電(dian)極采集的(de)流量信号(hao)混雜👈了大(da)量的幹擾(rao)信号和噪(zào)聲。流量信(xin)号中的幹(gan)擾信号根(gēn)據産生機(ji)理不同可(kě)分爲3類,第(dì)一類是與(yǔ)電磁流量(liàng)計🐉的電磁(cí)感應原理(lǐ)有關的同(tóng)相幹擾💘、微(wēi)分幹擾等(deng);第二類是(shi)和電化學(xué)作用有關(guān)的漿液🌈噪(zao)聲、極化幹(gan)擾、流動噪(zào)聲等;第三(san)類是因外(wài)部電路而(ér)引起的工(gong)頻幹擾,可(ke)分爲串模(mó)幹擾、共模(mó)幹擾兩種(zhong)。
　　不同勵磁(cí)方式對流(liú)量計的功(gōng)耗、精度、實(shi)時性等參(can)🐉數有着影(ying)🥵響。勵磁方(fang)式可分爲(wèi)采用交變(biàn)磁場和采(cai)🌐用恒定磁(ci)場2種基本(běn)形式,采用(yòng)交變磁場(chǎng)包括正弦(xian)㊙️波勵磁、低(dī)頻矩形波(bō)勵磁、三值(zhi)矩形波勵(li)磁、雙頻矩(jǔ)形波勵磁(cí)、三值梯形(xíng)波勵磁等(děng)方式,采用(yong)恒定磁場(chang)🔞包括直流(liu)電源勵磁(ci)和永磁鐵(tie)勵磁。
3.1交變(biàn)磁場勵磁(cí)
　　最早應用(yong)在電磁流(liu)量計中的(de)勵磁方式(shi)是工頻正(zheng)弦波勵磁(cí),此種電磁(cí)流量計測(ce)量迅速,這(zhe)種方式能(néng)🌂有效消除(chú)電極表面(miàn)的極化現(xian)象,降低電(diàn)化學電勢(shi)的影響和(hé)傳感器内(nei)阻,但是由(you)于頻率高(gāo),會帶來一(yī)系列電磁(cí)幹擾如正(zhèng)交幹擾、同(tóng)相幹擾等(deng)。矩形波勵(li)磁将直流(liú)勵磁和交(jiāo)流勵磁的(de)優點結合(hé)起來,既具(ju)🌂備交流勵(lì)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(xíng)波勵磁根(gēn)據工作頻(pín)率的高低(dī)分爲低頻(pín)矩形波勵(li)磁和高頻(pin)矩形波勵(li)磁，低頻勵(li)磁雖然具(jù)有零點穩(wen)定和有效(xiào)降低電磁(ci)幹擾的優(yōu)勢,但是會(huì)降低傳感(gǎn)器的響應(ying)速度,不再(zai)适用于高(gāo)速變化流(liu)體的測量(liàng)。高頻勵磁(ci)具有響應(ying)速度快的(de)優勢💋,但存(cún)在電磁幹(gan)擾問題導(dao)緻測量精(jīng)度的下降(jiàng),其測量精(jīng)度比不上(shang)低頻勵磁(cí)。随着工業(ye)生産生活(huo)中對流體(tǐ)測量實時(shí)性和🌈測量(liang)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(ren)們的測量(liang)要求,于是(shì)國内外研(yán)究人員将(jiāng)目光投向(xiàng)了雙☀️頻勵(li)磁。雙頻勵(lì)磁電磁流(liú)量計結合(he)低頻矩形(xíng)波勵磁和(he)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(te)點在測量(liang)被測🔱液體(tǐ)時取得了(le)較好的效(xiào)果和較快(kuai)的響應速(sù)度。之後雙(shuāng)頻勵磁技(jì)術得到快(kuài)速發展,衍(yǎn)生了高壓(yā)和脈沖寬(kuan)度調制(PWM)調(diào)制低壓勵(lì)磁、時分雙(shuang).頻勵磁、雙(shuāng)頻梯形波(bo)勵磁等多(duō)種雙頻勵(lì)磁形式。時(shi)分雙頻勵(li)磁方式不(bú)僅兼顧了(le)高頻低頻(pín)的優點🔞,還(hai)提高🙇‍♀️了流(liú).量計的量(liang)程比。雙頻(pin)梯形波與(yǔ)矩🙇‍♀️形波相(xiang)比,梯🌍形波(bō)具有穩定(dìng)部分,增加(jiā)了💞信号的(de)穩定性，可(ke)以有效消(xiao)除差分幹(gan)擾。與三角(jiǎo)波相比,梯(ti)形波有上(shàng)升沿和下(xia)降沿,提高(gāo)了電壓的(de)利用率。雖(suī)然雙頻😍勵(lì)磁兼📞具高(gāo)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(suàn)法相更爲(wei)複雜，這就(jiù)使🔞得流量(liang)計功耗較(jiao)大。
3.2恒定磁(ci)場勵磁
　　流(liú)量計采用(yong)恒定磁場(chǎng)勵磁時,其(qi)優點是磁(cí)場強度恒(heng)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(pin)幹擾的影(yǐng)響小。恒定(dìng)磁場勵磁(ci)技術遇到(dao)的最關鍵(jian)問題是電(dian)化學作用(yòng)在測量電(diàn)極上産生(sheng)極化電壓(ya),由于電極(ji)輸出的流(liú)量測量信(xìn)号和電極(jí)極化電壓(ya)均爲直流(liú)信号,導緻(zhi)很難從測(cè)量信号中(zhōng)剔除極化(hua)電壓幹擾(rǎo)信号,甚至(zhi)極化電壓(yā)過大會掩(yan)蓋測量信(xin)号🥰産生的(de)感應電動(dòng)勢。因此,恒(heng)定磁場勵(li)磁方式🌈僅(jin)适用于内(nei)阻極⭐小、導(dǎo)電率極🐉高(gāo)且不産生(sheng)極化電壓(ya)的特殊液(ye)态金屬的(de)流量測量(liang)中。
　　目前克(kè)服電極表(biao)面極化的(de)方法可以(yǐ)分爲:1)對極(ji)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(hua)噪聲。2)低通(tōng)濾波極化(hua)噪聲并反(fan)饋補償。采(cǎi)用階低通(tong)濾波器剝(bāo)離極化噪(zao)👌聲,并進行(hang)反🏃‍♂️饋補償(chang)。因爲低通(tong)濾波器會(hui)使😘流量信(xìn)号⛷️發生畸(jī)變,故此方(fāng)法尚未應(yīng)用于商業(ye)儀表。3)将極(jí)化電壓控(kong)制在穩定(ding)值。這是🔱一(yī)種避開極(jí)化電壓原(yuan)理的方法(fǎ),代🔞表方法(fa)有繼電器(qì)電容反饋(kuì)抑制極化(hua)。基于這種(zhong)理念，利用(yong)動态反饋(kuì)控制的方(fāng)法應用在(zai)永磁體勵(li)磁的電磁(ci)流量計上(shang)。目前🌍,這種(zhǒng)方法是恒(heng)磁磁場勵(li)磁♋方法研(yán)究的熱門(men)領域。
4電磁(ci)流量計發(fa)展趨勢
4.1勵(lì)磁技術的(de)發展趨勢(shì)
　　随着電子(zi)快速發展(zhǎn),對勵磁電(diàn)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(fāng)向發展,讓(ràng)電磁流量(liang)㊙️計兼具響(xiang)🥰應速度快(kuài),零點穩定(ding)性好,輸出(chū)信号穩定(ding)等優點。勵(lì)磁頻率也(yě)将向智㊙️能(neng)變換方向(xiang)發展,根據(ju)電磁流量(liàng)💞計輸出感(gǎn)應電勢信(xin)号中噪聲(sheng)的大小來(lai)改變勵磁(ci)頻率。使電(dian)磁流量計(ji)不僅具有(you)克服流體(tǐ)噪聲和信(xin)号零點漂(piao)💛移的能力(lì),還能估計(jì)當前流體(tǐ)的漿液濃(nong)度值。信号(hào)處理技術(shu)也不.再隻(zhi)依靠電路(lù)進行濾波(bō),可以利用(yong)MATLAB、快速傅裏(lǐ)葉變換(fastFouriertransform,FFT)或(huo)小波變換(huàn)等軟件處(chu)理方式對(duì)信号調理(lǐ)以抑制幹(gan)擾,提高電(diàn)磁流量十(shí)的勵🔞磁精(jīng)度。
4.2複雜工(gong)況組合測(cè)量的發展(zhǎn)趨勢
　　随着(zhe)流體測量(liang)工況複雜(zá)性的增加(jia),電磁流量(liang)計也在朝(chao)着✍️與其他(tā)方法組合(he)測量的方(fāng)向發展。主(zhu)要有電磁(cí)⚽流量計與(yǔ)弧形🔱電導(dao)探針組合(he)測量系統(tǒng)、電磁流量(liang)計結合分(fèn)相法測量(liàng)液體❗流量(liang)叫、電磁流(liu)量十和電(dian)阻層析成(cheng)像雙模态(tai)系統🈲等。結(jie)合弧形電(dian)導探📐針靈(ling)敏度高，探(tàn)測場分布(bù)♉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(ce)量精✍️度,成(cheng)功地🍉使電(diàn)磁流量計(ji)适用于原(yuan)始相分布(bù)不均勻的(de)氣液兩相(xiàng)流。電磁流(liu)量計與電(diàn)阻層💁析成(chéng)像雙✍️模态(tai)系統可利(lì)用多維數(shu)據融合的(de)方法測量(liàng)油水🛀🏻兩相(xiàng)流的分相(xiàng)體👨‍❤️‍👨積流量(liàng)♉與流速。随(suí)着互相關(guān)算法與多(duo)傳感器信(xìn)息融合技(jì)術👅的發展(zhan),電磁流量(liang)計與其他(tā)測量方法(fa)組合進行(háng)流體計量(liang)成爲未來(lái)發展的方(fang)向。

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