電磁流量計產(chǎn)生磁場的方式也叫勵磁方式．勵磁方式?jīng)Q定著電磁流量計的抗干擾能力大小和零點穩(wěn)定性的好壞。今天電磁流量計的小編為大家介紹一下電磁流量計有哪些勵磁方式。
1、直流勵磁
這里所說的直流勵磁，包括用永磁鐵的恒定磁場和由直流電流勵磁的恒定磁場。這種流量計感應(yīng)的流量信號是直流電壓信號，幾乎沒有電磁感應(yīng)的干擾產(chǎn)生.這是它們最大的優(yōu)點。
但是，使用直流磁場所感應(yīng)的是直流信號電壓.它容易使流過管內(nèi)的電解質(zhì)液體極化，電極上得到的是極化電壓與信號電壓疊加在一起的合成信號。這種合成信號用轉(zhuǎn)換放大器很難將流量信號從中分離。同時.極化電壓又是溫度的函數(shù)，信號隨溫度變化發(fā)生漂移，造成測量的不穩(wěn)定。再者.直流電壓的存在.如圖所示，會導(dǎo)致測量管內(nèi)的電解質(zhì)液體的正離子向負電極移動，負離子向正電極移動。隨著時間的延長，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.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。
因為液態(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作用.液態(tài)金屬中的電子向一個方向流動，不存在電解質(zhì)液體的極化問題.不會有中間“空腔”的現(xiàn)象。相反，如果使用交流勵磁，測量管內(nèi)的液態(tài)金屬會在交流磁場下產(chǎn)生強烈的感應(yīng)渦電流，并引起“集膚效應(yīng)”。這一效應(yīng)不僅會使傳感器的內(nèi)阻增大，而且感應(yīng)的渦電流產(chǎn)生較強的二次磁通。前面一章曾有過說明.二次磁通使工作磁場扭曲而發(fā)生畸變，影響正常的測量工作。使用直流磁場.渦電流幾乎為零，上述交流磁場的禍電流感應(yīng)問題就不存在了。這就是測量電導(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的電磁流量計的原因。
直流磁場感應(yīng)的電勢是直流電壓，需要使用直流放大器。由于受溫度變化的影響大.放大轉(zhuǎn)換直流電壓信號要比放大交流電壓信號更加困難。所以.直流磁場只是在特殊的液態(tài)金屬測量的場合下使用很強的永磁磁場，感應(yīng)較大的信號不用放大，可直接應(yīng)用電位差計進行測量。
2、交流勵磁
交流勵磁通常是指使用50Hz(或60Hz)正弦波的工頻市電勵磁的傳感器。這種勵磁方式最重要的優(yōu)點是能降低電解質(zhì)液體對電極的極化作用.因而大大地降低漂移的直流干擾對測量的影響。其次，交流勵磁電源簡單，直接使用市電供電產(chǎn)生工作磁場。一般傳感器的磁感應(yīng)強度可以設(shè)計得較高，因而有較大的信號電動勢產(chǎn)生(如lmV每1m/s).具有較高的信噪比，可以得到較高的測量準(zhǔn)確度。同時，勵磁頻率高，測量反應(yīng)迅速，適于測量漿液和脈動流。因此，20世紀(jì)50一80年代，商品化的電磁流量計是以這種勵磁方式為主體。
交流勵磁最大的缺點是由于電磁感應(yīng)造成的正交干擾、同相干擾。它們影響著流量計測量線性度和零點的穩(wěn)定性。對于這些干擾產(chǎn)生的原因，后面將要詳細地討論。其次，由于交流勵磁的電磁感應(yīng)，磁路、測量管和流體將產(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磁逐步取代交流勵磁方式已成為主流，在測量固、液雙相的漿液流體時，由于交流勵磁的頻率較高，固體擦過電極表面所產(chǎn)生的漿液噪聲(一種直流極化電壓)較小.，輸出信號的擺動幅度低。因此，新型的交流勵磁方式電磁流量計仍出現(xiàn)在市場上。
3、低頻矩形波勵磁
這種勵磁方式是目前電磁流量計的主流。圖示為低頻矩形波勵磁的信號與干擾的波形。使用交流勵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，而影響零點的同相干擾與頻率的平方成正比。顯然，低頻磁場有利于降低正交干擾和同相干擾。又因為矩形波的dφ/dt僅發(fā)生在波形轉(zhuǎn)換過渡過程期間，如果轉(zhuǎn)換過程時間比較短(這段時間的感應(yīng)電勢稱為微分干擾)，磁感應(yīng)強度在兩個不同極性的大部分時間幅度是穩(wěn)定的。因此，如圖所示，應(yīng)用不同的時序。
由矩形波的后沿向前采樣的時間為流量信號為50Hz的一個周期。這段時間處于波形的穩(wěn)定時段，因而很容易把由波形前沿產(chǎn)生的微分干擾切除掉。沒有了正交干擾也就沒有同相干擾，零點也就穩(wěn)定了。同時，50Hz的一個周期的采樣時間內(nèi)，電極信號中混人的50Hz串模干擾在采樣時間內(nèi)的正負面積相等，干擾平均值為零，采樣的串模干擾得以抵消。
所以，低頻矩形波勵磁具有能夠克服直流勵磁存在極化電壓大的優(yōu)點，又有避免交流勵磁存在電磁感應(yīng)干擾引起正交干擾和同相干擾的優(yōu)點，是兼顧直流勵磁和交流勵磁兩者優(yōu)點的一種勵磁方式。
在流量測量中，流量計對流量脈動變化的響應(yīng)快慢，是反應(yīng)其靈敏度的一個重要特性，它對于脈動流量的測量和短時間內(nèi)總量計量非常重要。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。流量計的反應(yīng)速度取決于最短的阻尼時間。一般阻尼時間是一個RC積分環(huán)節(jié)。從數(shù)學(xué)上我們知道，一要滿足0.1%以上的測量精度，工作頻率應(yīng)該比儀表反應(yīng)的速度高一個數(shù)量級。譬如反應(yīng)速度0.2s，工作周期應(yīng)該為0.02s，即磁場的工作頻率應(yīng)為50Hz。顯然，低頻矩形波勵磁零點穩(wěn)定性變好了，但是犧牲了電磁流量計測量的響應(yīng)速度快的特點，成為低頻矩形波勵磁的一個缺點。
實踐表明，低頻矩形波勵磁電磁流量計在漿液性流體測量時，會有一種波動較大的干擾產(chǎn)生。我們稱為“漿液噪聲”或“尖狀干擾”。這種干擾使得測量的輸出大福度波動，影響讀數(shù)。理論與實踐證明這種干擾與勵磁頻率成反比例關(guān)系。有關(guān)這樣問題我們將在兩相流測量和信號特征部分進行討論。這里說的是，低頻矩形波勵磁中出現(xiàn)的“漿液噪聲”是低頻矩形波勵磁電磁流量計的一個新的研究課題。
