電磁流量計(jì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式也叫勵(lì)磁方式．勵(lì)磁方式?jīng)Q定著電磁流量計(jì)的抗干擾能力大小和零點(diǎn)穩(wěn)定性的好壞。今天電磁流量計(jì)的小編為大家介紹一下電磁流量計(jì)有哪些勵(lì)磁方式。
1、直流勵(lì)磁
這里所說(shuō)的直流勵(lì)磁，包括用永磁鐵的恒定磁場(chǎng)和由直流電流勵(lì)磁的恒定磁場(chǎng)。這種流量計(jì)感應(yīng)的流量信號(hào)是直流電壓信號(hào)，幾乎沒(méi)有電磁感應(yīng)的干擾產(chǎn)生.這是它們最大的優(yōu)點(diǎn)。
但是，使用直流磁場(chǎng)所感應(yīng)的是直流信號(hào)電壓.它容易使流過(guò)管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，電極上得到的是極化電壓與信號(hào)電壓疊加在一起的合成信號(hào)。這種合成信號(hào)用轉(zhuǎn)換放大器很難將流量信號(hào)從中分離。同時(shí).極化電壓又是溫度的函數(shù)，信號(hào)隨溫度變化發(fā)生漂移，造成測(cè)量的不穩(wěn)定。再者.直流電壓的存在.如圖所示，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量管內(nèi)的電解質(zhì)液體的正離子向負(fù)電極移動(dòng)，負(fù)離子向正電極移動(dòng)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，電極處取集的離子層不斷地加厚.阻礙了導(dǎo)電離子的繼續(xù)移動(dòng).形成中間離子密度小的“空腔’，從而引起電極間的內(nèi)阻增大，影晌儀表的正常工作。
因?yàn)橐簯B(tài)金屬的導(dǎo)電是電子導(dǎo)電，受到感應(yīng)的直流電壓形成的電場(chǎng)作用.液態(tài)金屬中的電子向一個(gè)方向流動(dòng)，不存在電解質(zhì)液體的極化問(wèn)題.不會(huì)有中間“空腔”的現(xiàn)象。相反，如果使用交流勵(lì)磁，測(cè)量管內(nèi)的液態(tài)金屬會(huì)在交流磁場(chǎng)下產(chǎn)生強(qiáng)烈的感應(yīng)渦電流，并引起“集膚效應(yīng)”。這一效應(yīng)不僅會(huì)使傳感器的內(nèi)阻增大，而且感應(yīng)的渦電流產(chǎn)生較強(qiáng)的二次磁通。前面一章曾有過(guò)說(shuō)明.二次磁通使工作磁場(chǎng)扭曲而發(fā)生畸變，影響正常的測(cè)量工作。使用直流磁場(chǎng).渦電流幾乎為零，上述交流磁場(chǎng)的禍電流感應(yīng)問(wèn)題就不存在了。這就是測(cè)量電導(dǎo)率很高而又不能電解的液體金屬，例如常溫的汞、高溫的鈉、鉍等導(dǎo)電液體要使用直流磁場(chǎng)的電磁流量計(jì)的原因。
直流磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)是直流電壓，需要使用直流放大器。由于受溫度變化的影響大.放大轉(zhuǎn)換直流電壓信號(hào)要比放大交流電壓信號(hào)更加困難。所以.直流磁場(chǎng)只是在特殊的液態(tài)金屬測(cè)量的場(chǎng)合下使用很強(qiáng)的永磁磁場(chǎng)，感應(yīng)較大的信號(hào)不用放大，可直接應(yīng)用電位差計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
2、交流勵(lì)磁
交流勵(lì)磁通常是指使用50Hz(或60Hz)正弦波的工頻市電勵(lì)磁的傳感器。這種勵(lì)磁方式最重要的優(yōu)點(diǎn)是能降低電解質(zhì)液體對(duì)電極的極化作用.因而大大地降低漂移的直流干擾對(duì)測(cè)量的影響。其次，交流勵(lì)磁電源簡(jiǎn)單，直接使用市電供電產(chǎn)生工作磁場(chǎng)。一般傳感器的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以設(shè)計(jì)得較高，因而有較大的信號(hào)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生(如lmV每1m/s).具有較高的信噪比，可以得到較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。同時(shí)，勵(lì)磁頻率高，測(cè)量反應(yīng)迅速，適于測(cè)量漿液和脈動(dòng)流。因此，20世紀(jì)50一80年代，商品化的電磁流量計(jì)是以這種勵(lì)磁方式為主體。
交流勵(lì)磁最大的缺點(diǎn)是由于電磁感應(yīng)造成的正交干擾、同相干擾。它們影響著流量計(jì)測(cè)量線性度和零點(diǎn)的穩(wěn)定性。對(duì)于這些干擾產(chǎn)生的原因，后面將要詳細(xì)地討論。其次，由于交流勵(lì)磁的電磁感應(yīng)，磁路、測(cè)量管和流體將產(chǎn)生渦流損失和滋滯損失，增大儀表的功率損耗。
盡管如此.即使20世紀(jì)80年代以后低頻矩形波勵(lì)磁逐步取代交流勵(lì)磁方式已成為主流，在測(cè)量固、液雙相的漿液流體時(shí)，由于交流勵(lì)磁的頻率較高，固體擦過(guò)電極表面所產(chǎn)生的漿液噪聲(一種直流極化電壓)較小.，輸出信號(hào)的擺動(dòng)幅度低。因此，新型的交流勵(lì)磁方式電磁流量計(jì)仍出現(xiàn)在市場(chǎng)上。
3、低頻矩形波勵(lì)磁
這種勵(lì)磁方式是目前電磁流量計(jì)的主流。圖示為低頻矩形波勵(lì)磁的信號(hào)與干擾的波形。使用交流勵(lì)磁的電磁流量傳感器產(chǎn)生的正交干擾的大小與頻率成正比，而影響零點(diǎn)的同相干擾與頻率的平方成正比。顯然，低頻磁場(chǎng)有利于降低正交干擾和同相干擾。又因?yàn)榫匦尾ǖ膁φ/dt僅發(fā)生在波形轉(zhuǎn)換過(guò)渡過(guò)程期間，如果轉(zhuǎn)換過(guò)程時(shí)間比較短(這段時(shí)間的感應(yīng)電勢(shì)稱為微分干擾)，磁感應(yīng)強(qiáng)度在兩個(gè)不同極性的大部分時(shí)間幅度是穩(wěn)定的。因此，如圖所示，應(yīng)用不同的時(shí)序。
由矩形波的后沿向前采樣的時(shí)間為流量信號(hào)為50Hz的一個(gè)周期。這段時(shí)間處于波形的穩(wěn)定時(shí)段，因而很容易把由波形前沿產(chǎn)生的微分干擾切除掉。沒(méi)有了正交干擾也就沒(méi)有同相干擾，零點(diǎn)也就穩(wěn)定了。同時(shí)，50Hz的一個(gè)周期的采樣時(shí)間內(nèi)，電極信號(hào)中混人的50Hz串模干擾在采樣時(shí)間內(nèi)的正負(fù)面積相等，干擾平均值為零，采樣的串模干擾得以抵消。
所以，低頻矩形波勵(lì)磁具有能夠克服直流勵(lì)磁存在極化電壓大的優(yōu)點(diǎn)，又有避免交流勵(lì)磁存在電磁感應(yīng)干擾引起正交干擾和同相干擾的優(yōu)點(diǎn)，是兼顧直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁兩者優(yōu)點(diǎn)的一種勵(lì)磁方式。
在流量測(cè)量中，流量計(jì)對(duì)流量脈動(dòng)變化的響應(yīng)快慢，是反應(yīng)其靈敏度的一個(gè)重要特性，它對(duì)于脈動(dòng)流量的測(cè)量和短時(shí)間內(nèi)總量計(jì)量非常重要。比如在食品工業(yè)中飲料、酒類定量灌裝，要求反應(yīng)速度要快于0.2s。流量計(jì)的反應(yīng)速度取決于最短的阻尼時(shí)間。一般阻尼時(shí)間是一個(gè)RC積分環(huán)節(jié)。從數(shù)學(xué)上我們知道，一要滿足0.1%以上的測(cè)量精度，工作頻率應(yīng)該比儀表反應(yīng)的速度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。譬如反應(yīng)速度0.2s，工作周期應(yīng)該為0.02s，即磁場(chǎng)的工作頻率應(yīng)為50Hz。顯然，低頻矩形波勵(lì)磁零點(diǎn)穩(wěn)定性變好了，但是犧牲了電磁流量計(jì)測(cè)量的響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，成為低頻矩形波勵(lì)磁的一個(gè)缺點(diǎn)。
實(shí)踐表明，低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)在漿液性流體測(cè)量時(shí)，會(huì)有一種波動(dòng)較大的干擾產(chǎn)生。我們稱為“漿液噪聲”或“尖狀干擾”。這種干擾使得測(cè)量的輸出大福度波動(dòng)，影響讀數(shù)。理論與實(shí)踐證明這種干擾與勵(lì)磁頻率成反比例關(guān)系。有關(guān)這樣問(wèn)題我們將在兩相流測(cè)量和信號(hào)特征部分進(jìn)行討論。這里說(shuō)的是，低頻矩形波勵(lì)磁中出現(xiàn)的“漿液噪聲”是低頻矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)的一個(gè)新的研究課題。
