電磁流量計(jì)低勵(lì)磁方法的探討 四十

因此提高電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性和測(cè)量準(zhǔn)確度，提高小流速下的感應(yīng)信號(hào)信噪比，降低電磁流量計(jì)的測(cè)量下限有著極其重要的意義。

本文在閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了電磁流量計(jì)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀，對(duì)于目前廣泛采用的低頻矩形波勵(lì)磁方法和在此勵(lì)磁方法下產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)特點(diǎn)做了理論分析，得到了電磁流量計(jì)的主要干擾信號(hào)成分。通過本文的分析和采用低頻三值梯形波勵(lì)磁方式制作的電磁流量計(jì)樣機(jī)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論：

(1) 目前廣泛采用的低頻矩形波勵(lì)磁方式，雖然可以克服直流勵(lì)磁產(chǎn)生電極極化效應(yīng)和工頻正弦波勵(lì)磁產(chǎn)生正交干擾等影響，但由于矩形波勵(lì)磁波形的正負(fù)勵(lì)磁電壓的快速、頻繁變化導(dǎo)致勵(lì)磁線圈上的勵(lì)磁磁場(chǎng)變化率riB／dr極大，從而引入了強(qiáng)烈的微分干擾和同相干擾，而且此兩種干擾的幅值與流速大小無關(guān)，因此在小流速測(cè)量階段必然造成信號(hào)信噪比明顯下降，導(dǎo)致電磁流量計(jì)零點(diǎn)穩(wěn)定性降低，小流速測(cè)量誤差極大，影響測(cè)量范圍。

(2)基于對(duì)于微分干擾和同相干擾的理論分析，作者提出了低頻三值梯形波勵(lì)磁方法，采用梯形波替代矩形波作為勵(lì)磁波形，可以明顯降低勵(lì)磁線圈上的勵(lì)磁磁場(chǎng)變化率riB／dr，從而降低微分干擾和同相干擾的影響，提高小流量測(cè)量時(shí)的信號(hào)信噪比，提高零點(diǎn)穩(wěn)定性和小流速階段的測(cè)量準(zhǔn)確度。

(3)作者在基于低頻三值梯形波勵(lì)磁方法的電磁流量機(jī)樣機(jī)的設(shè)計(jì)中，采用由單片機(jī)與D／A芯片結(jié)合產(chǎn)生勵(lì)磁信號(hào)的方式，并使用了對(duì)稱互補(bǔ)式推挽功率放大電路對(duì)勵(lì)磁信號(hào)進(jìn)行功率放大，提出了一種新的勵(lì)磁信號(hào)產(chǎn)生和功率放大的方法，而且，可以更好的實(shí)現(xiàn)三值勵(lì)磁方式中的零點(diǎn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)牟蓸臃绞剑�避免了傳統(tǒng)三值勵(lì)磁產(chǎn)生方式下由于勵(lì)磁信號(hào)與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的相位相關(guān)性下降而導(dǎo)致的零點(diǎn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果降低。

(4)作者通過對(duì)低頻三值梯形波勵(lì)磁方式中的不同的斜邊與平臺(tái)階段時(shí)間比值的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，提出了低頻三值梯形波勵(lì)磁方式中，較好的梯形波斜邊與平臺(tái)階段時(shí)間比值。

根據(jù)在本系統(tǒng)研制中遇到的困難以及當(dāng)前電磁流量計(jì)的現(xiàn)狀，對(duì)今后的研究工作提出以下建議和設(shè)想：

(1)通過對(duì)勵(lì)磁方式的進(jìn)一步研究，可以嘗試使用低頻正弦波勵(lì)磁波形。采用此種波形，可以對(duì)傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行交流放大和整流處理，有可能更好的消除信號(hào)中的干擾成分。

(2)對(duì)傳感器產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，結(jié)合FFT和HHT等算法，從干擾信號(hào)頻率入手，更加有針對(duì)性的消除干擾成分，提高信號(hào)的信噪比。

(3)在信號(hào)處理電路中，廣泛采用貼片元件和低功耗元件，同時(shí)與高性能嵌入式計(jì)算系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多電極成像式電磁流量計(jì)的小型化設(shè)計(jì)。

電磁流量計(jì)