dn50汙水流量計（jì）的工作原理及勵磁技術發展（zhǎn）和（hé）趨（qū）勢
點擊次數：2197 發布時間：2021-08-19 07:19:27
摘要: dn50汙水流量計因（yīn）其結構簡單（dān）、壓力損失小、可靠性高、精確度高等優點，廣（guǎng）泛應用於工業、農（nóng）業和民用等（děng）領域的流量測量方麵，其中的勵（lì）磁技（jì）術自始至終都是電磁流量計一個非常重要的研究方向。回顧電磁流量計勵磁（cí）方式的發展過程，對勵磁方式進行了重點（diǎn）分析，並預測其發展趨勢。
1 dn50汙水流（liú）量計的工作原理和（hé）發展曆程
隨著（zhe）國民（mín）經濟的持續發展，企業的生產過程（chéng）不（bú）斷優化，因此需要各種準確（què）的（de）流量計。電磁流（liú）量計是用於測量具有一定電導率的液（yè）體介質流量的儀（yí）表，因其沒（méi）有阻礙被測液體流動的部件，所（suǒ）以不（bú）易造成管道堵塞，而且其還具有耐（nài）腐蝕（shí）等眾多優點（diǎn），所以電磁流量計在石油化工、造紙以及食品等行業有著重要的作用。
1. 1 工作原理
當被測液體流經工作磁場時，由於切（qiē）割磁力線而在液體中產生感生電勢 E 為:
e = KBDv
式中: K 為儀表（biǎo）常數，B 為（wéi）磁感應強度（dù），D 為管道內徑，v 為管道內的（de）平均流速。
dn50汙水流量計主（zhǔ）要由傳（chuán）感器和信（xìn）號轉換器兩部分組成。傳感器安裝在液體流經的管道上（shàng），它將（jiāng）管道（dào）內液體流動速度（dù）轉換成電壓信號，通過傳輸線將此信號送到轉換器。轉換器則將傳感（gǎn）器送來的流量信號進一步放（fàng）大處理，轉（zhuǎn）換（huàn）成輸出信（xìn）號，可（kě）以就地（dì）顯（xiǎn）示、遠傳顯示或用於控製。
1. 2 dn50汙水流量（liàng）計的發（fā）展曆程
英國物理學家法拉*在 1832 年提出，可以利用地球磁場測量英國泰晤士河（hé）水的流量，但是由於相關理論和技術儲備不足，*終未獲成功（gōng）。
隨著（zhe）對*化現象深入研究以及電子技術（shù）的進步， 在 20 世紀 50 年代初（chū），電磁流量計實現了工業化應用。20 世紀 80 年代以來，隨著（zhe）材料（liào）技術的快速發展和微電子技術的不斷進步，使得電磁流量計也不斷趨於完善成熟。現代的電磁（cí）流量計采用功能日益強大（dà）的微處理器技術，使dn50汙水流量計的各項（xiàng）性能指標不（bú）斷提高。
2 勵（lì）磁技術的發展
勵（lì）磁係統是電磁流量（liàng）計（jì）重要（yào）的核心部分，因為磁場的形式直接決定了液體所感生的流量信號特征。dn50汙水流量計的抗幹擾能力、測量精（jīng）度都與磁場的形（xíng）式有很大關聯。勵磁技術主要有以下幾個發展方向。
2. 1 直流勵（lì）磁（cí）
采用直流勵磁時，被測液體流經的磁（cí）場恒定不變，其優點（diǎn）為構造（zào）簡（jiǎn）單可靠，受交流信號幹擾小。但是，由於電*輸出的流量信號和電**化電壓混疊在一起，而且二者均為直流（liú）信號，使得該幹擾（rǎo）很（hěn）難從流（liú）量信號中剝離出來，同時*化幹擾電壓隨著流體介質的流動狀態和（hé）液（yè）體溫度的改（gǎi）變而變化。另外，電*上感生電動勢是直流性質，導致被測流體（tǐ）中正負電荷的定向移動，隨（suí）著電*附近離子的不斷聚集，*終使（shǐ）傳感器自身內阻增大，影（yǐng）響其測量的準確性。
金屬液體中不存在電解質液體的*化問題且電導率很高，對直流勵磁非常有（yǒu）利。直流勵磁適用於（yú）測量特殊的液態金屬。
2. 2 工頻正弦波（bō）勵磁
采（cǎi）用工頻正弦勵磁時（shí），直接使用 50 Hz( 或 60 Hz)的（de）工頻市電勵磁，其優點是流量信號為交流性質，能夠有（yǒu）效削弱*化的不良作用，降低電*間等效內阻對測量的不良（liáng）影響。交流勵磁電路非常簡（jiǎn）單，便於提高磁感應強度，提高測量（liàng）準（zhǔn）確度。 交流（liú）的工（gōng）作磁場始終在（zài）變化，導致其產生嚴重的正交幹擾和同（tóng）相幹擾，此外還存（cún）在電磁感應渦流效應、靜電感應（yīng）、雜散電流等幹擾因素，疊加（jiā）在（zài）流量信號中難（nán）以去除。
2. 3 高頻正弦波勵磁
非接觸式的電容（róng）式dn50汙水流量計為降低（dī）耦合電容的容抗，增加輸出流量（liàng）信號電（diàn）壓幅值，所以需要將勵磁頻率提高到（dào）幾百（bǎi）赫茲甚至幾千赫茲。被（bèi）測液體感生電動勢的頻率和信號幅值都有所提（tí）高，有利於轉換器提高（gāo）信（xìn）噪比。但（dàn）是，正弦波（bō）勵磁所固有（yǒu）的微分幹擾和同相幹擾，仍然對轉換（huàn）器零點穩定（dìng）性有（yǒu）一（yī）定的影響。
2. 4 矩形波勵磁
矩形波（bō）勵磁同時具備直（zhí）流勵磁和交流勵磁的優點，即直流勵磁無（wú）正交幹擾和同相幹（gàn）擾，而交流勵磁的*化幹擾小。由於產生正交幹擾和同相幹擾（rǎo）的根本（běn）原因是工作磁場變化（huà）過程（chéng），如果工作磁場轉（zhuǎn）換（huàn）過程足夠快，而且工作磁場（chǎng）保持穩定的采樣時間窗口足夠長，從而避免正交幹擾和同相幹擾的不良影（yǐng）響，對流量信號進行提取分析，以顯著提高轉換器的零點穩定性。矩形波勵磁又有（yǒu）兩種不同的工作（zuò）方式，即低頻（pín）矩形波勵磁和高頻矩形波勵磁。低頻矩形波勵磁雖然能夠有效地降低各種幹擾，但其勵（lì）磁周期較長，*終降低了傳感器的響應速度，該方法隻適用於流速變化緩慢的液體。高頻矩形（xíng）波勵磁的響應（yīng）速度快，但隨之而來的感應幹擾問題，導致其精度沒有低頻矩形波勵磁高。
2. 5 雙頻勵磁
雙頻勵磁方式是一（yī）種高、低頻矩形（xíng）波調製波的勵磁方式，其中低頻勵磁是為幫助提高信號放大電路（lù）的零點穩定性，而高頻勵磁能降低電*在被測液體介質中所產生的*化電壓，減小流量信（xìn）號中的波（bō）動，同時還能（néng）提高測量的響應速度。但（dàn）其輸出流量信號包括兩種頻率特征，後續處理過於複雜，進而（ér）製約了它的發展和（hé）推廣。
3 勵（lì）磁技術的趨（qū）勢
3. 1 勵磁精度進一（yī）步提高（gāo）
工作磁場（chǎng）的精度（dù）直接決定了dn50汙水流量計的誤差。當勵磁電源波動或者勵磁繞組（zǔ）由於溫升（shēng）而使其電阻（zǔ）變（biàn）大時，導致磁場大小出現偏差，電磁流量（liàng）計的誤（wù）差變大。隨（suí）著電力電子技術的快速發展，對勵磁電流的（de）精確控製已經很容易（yì）實現。同時，半導體開關器件的性能不斷提（tí）升，新型勵磁電路的效率（lǜ）越來（lái）越高，而體積重量則越來越小。
3. 2 降低勵磁功率損耗
部分測（cè）量現場沒有提供市電，必須采（cǎi）用電（diàn）池供電（diàn），所以需要進（jìn）一步降（jiàng）低勵磁功率。當被測液體流速比較穩定時，采用定時勵磁方法，也可以有效地降低勵磁功率，延長電池（chí）使用壽命。
4 結語
dn50汙水流量計在工農業生產過程中有著無可替代的（de）地位，因（yīn）此（cǐ）電磁流量計的勵磁技術也將伴隨著相關新（xīn）材料、新工藝（yì）以及新的理論和方法的出現，不斷克（kè）服各種技術瓶頸和（hé）障礙，進一步提高dn50汙水流量計的測（cè）量精度，拓寬測（cè）量（liàng）範圍。
1 dn50汙水流（liú）量計的工作原理和（hé）發展曆程
隨著（zhe）國民（mín）經濟的持續發展，企業的生產過程（chéng）不（bú）斷優化，因此需要各種準確（què）的（de）流量計。電磁流（liú）量計是用於測量具有一定電導率的液（yè）體介質流量的儀（yí）表，因其沒（méi）有阻礙被測液體流動的部件，所（suǒ）以不（bú）易造成管道堵塞，而且其還具有耐（nài）腐蝕（shí）等眾多優點（diǎn），所以電磁流量計在石油化工、造紙以及食品等行業有著重要的作用。
1. 1 工作原理
當被測液體流經工作磁場時，由於切（qiē）割磁力線而在液體中產生感生電勢 E 為:
e = KBDv
式中: K 為儀表（biǎo）常數，B 為（wéi）磁感應強度（dù），D 為管道內徑，v 為管道內的（de）平均流速。
dn50汙水流量計主（zhǔ）要由傳（chuán）感器和信（xìn）號轉換器兩部分組成。傳感器安裝在液體流經的管道上（shàng），它將（jiāng）管道（dào）內液體流動速度（dù）轉換成電壓信號，通過傳輸線將此信號送到轉換器。轉換器則將傳感（gǎn）器送來的流量信號進一步放（fàng）大處理，轉（zhuǎn）換（huàn）成輸出信（xìn）號，可（kě）以就地（dì）顯（xiǎn）示、遠傳顯示或用於控製。
1. 2 dn50汙水流量（liàng）計的發（fā）展曆程
英國物理學家法拉*在 1832 年提出，可以利用地球磁場測量英國泰晤士河（hé）水的流量，但是由於相關理論和技術儲備不足，*終未獲成功（gōng）。
隨著（zhe）對*化現象深入研究以及電子技術（shù）的進步， 在 20 世紀 50 年代初（chū），電磁流量計實現了工業化應用。20 世紀 80 年代以來，隨著（zhe）材料（liào）技術的快速發展和微電子技術的不斷進步，使得電磁流量計也不斷趨於完善成熟。現代的電磁（cí）流量計采用功能日益強大（dà）的微處理器技術，使dn50汙水流量計的各項（xiàng）性能指標不（bú）斷提高。
2 勵（lì）磁技術的發展
勵（lì）磁係統是電磁流量（liàng）計（jì）重要（yào）的核心部分，因為磁場的形式直接決定了液體所感生的流量信號特征。dn50汙水流量計的抗幹擾能力、測量精（jīng）度都與磁場的形（xíng）式有很大關聯。勵磁技術主要有以下幾個發展方向。
2. 1 直流勵（lì）磁（cí）
采用直流勵磁時，被測液體流經的磁（cí）場恒定不變，其優點（diǎn）為構造（zào）簡（jiǎn）單可靠，受交流信號幹擾小。但是，由於電*輸出的流量信號和電**化電壓混疊在一起，而且二者均為直流（liú）信號，使得該幹擾（rǎo）很（hěn）難從流（liú）量信號中剝離出來，同時*化幹擾電壓隨著流體介質的流動狀態和（hé）液（yè）體溫度的改（gǎi）變而變化。另外，電*上感生電動勢是直流性質，導致被測流體（tǐ）中正負電荷的定向移動，隨（suí）著電*附近離子的不斷聚集，*終使（shǐ）傳感器自身內阻增大，影（yǐng）響其測量的準確性。
金屬液體中不存在電解質液體的*化問題且電導率很高，對直流勵磁非常有（yǒu）利。直流勵磁適用於（yú）測量特殊的液態金屬。
2. 2 工頻正弦波（bō）勵磁
采（cǎi）用工頻正弦勵磁時（shí），直接使用 50 Hz( 或 60 Hz)的（de）工頻市電勵磁，其優點是流量信號為交流性質，能夠有（yǒu）效削弱*化的不良作用，降低電*間等效內阻對測量的不良（liáng）影響。交流勵磁電路非常簡（jiǎn）單，便於提高磁感應強度，提高測量（liàng）準（zhǔn）確度。 交流（liú）的工（gōng）作磁場始終在（zài）變化，導致其產生嚴重的正交幹擾和同（tóng）相幹擾，此外還存（cún）在電磁感應渦流效應、靜電感應（yīng）、雜散電流等幹擾因素，疊加（jiā）在（zài）流量信號中難（nán）以去除。
2. 3 高頻正弦波勵磁
非接觸式的電容（róng）式dn50汙水流量計為降低（dī）耦合電容的容抗，增加輸出流量（liàng）信號電（diàn）壓幅值，所以需要將勵磁頻率提高到（dào）幾百（bǎi）赫茲甚至幾千赫茲。被（bèi）測液體感生電動勢的頻率和信號幅值都有所提（tí）高，有利於轉換器提高（gāo）信（xìn）噪比。但（dàn）是，正弦波（bō）勵磁所固有（yǒu）的微分幹擾和同相幹擾，仍然對轉換（huàn）器零點穩定（dìng）性有（yǒu）一（yī）定的影響。
2. 4 矩形波勵磁
矩形波（bō）勵磁同時具備直（zhí）流勵磁和交流勵磁的優點，即直流勵磁無（wú）正交幹擾和同相幹（gàn）擾，而交流勵磁的*化幹擾小。由於產生正交幹擾和同相幹擾（rǎo）的根本（běn）原因是工作磁場變化（huà）過程（chéng），如果工作磁場轉（zhuǎn）換（huàn）過程足夠快，而且工作磁場（chǎng）保持穩定的采樣時間窗口足夠長，從而避免正交幹擾和同相幹擾的不良影（yǐng）響，對流量信號進行提取分析，以顯著提高轉換器的零點穩定性。矩形波勵磁又有（yǒu）兩種不同的工作（zuò）方式，即低頻（pín）矩形波勵磁和高頻矩形波勵磁。低頻矩形波勵磁雖然能夠有效地降低各種幹擾，但其勵（lì）磁周期較長，*終降低了傳感器的響應速度，該方法隻適用於流速變化緩慢的液體。高頻矩形（xíng）波勵磁的響應（yīng）速度快，但隨之而來的感應幹擾問題，導致其精度沒有低頻矩形波勵磁高。
2. 5 雙頻勵磁
雙頻勵磁方式是一（yī）種高、低頻矩形（xíng）波調製波的勵磁方式，其中低頻勵磁是為幫助提高信號放大電路（lù）的零點穩定性，而高頻勵磁能降低電*在被測液體介質中所產生的*化電壓，減小流量信（xìn）號中的波（bō）動，同時還能（néng）提高測量的響應速度。但（dàn）其輸出流量信號包括兩種頻率特征，後續處理過於複雜，進而（ér）製約了它的發展和（hé）推廣。
3 勵（lì）磁技術的趨（qū）勢
3. 1 勵磁精度進一（yī）步提高（gāo）
工作磁場（chǎng）的精度（dù）直接決定了dn50汙水流量計的誤差。當勵磁電源波動或者勵磁繞組（zǔ）由於溫升（shēng）而使其電阻（zǔ）變（biàn）大時，導致磁場大小出現偏差，電磁流量（liàng）計的誤（wù）差變大。隨（suí）著電力電子技術的快速發展，對勵磁電流的（de）精確控製已經很容易（yì）實現。同時，半導體開關器件的性能不斷提（tí）升，新型勵磁電路的效率（lǜ）越來（lái）越高，而體積重量則越來越小。
3. 2 降低勵磁功率損耗
部分測（cè）量現場沒有提供市電，必須采（cǎi）用電（diàn）池供電（diàn），所以需要進（jìn）一步降（jiàng）低勵磁功率。當被測液體流速比較穩定時，采用定時勵磁方法，也可以有效地降低勵磁功率，延長電池（chí）使用壽命。
4 結語
dn50汙水流量計在工農業生產過程中有著無可替代的（de）地位，因（yīn）此（cǐ）電磁流量計的勵磁技術也將伴隨著相關新（xīn）材料、新工藝（yì）以及新的理論和方法的出現，不斷克（kè）服各種技術瓶頸和（hé）障礙，進一步提高dn50汙水流量計的測（cè）量精度，拓寬測（cè）量（liàng）範圍。