在電磁流量計(jì)中,傳感器的工作磁場(chǎng)是由勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的,凡是有電磁流量計(jì)就離不開(kāi)勵(lì)磁。勵(lì)磁方式?jīng)Q定了智能電磁流量計(jì)的抗干擾能力大小和零點(diǎn)穩(wěn)定性的好壞。勵(lì)磁方式即產(chǎn)生磁場(chǎng)的方式,第一個(gè)必須滿(mǎn)足的條件就是要有一個(gè)均勻恒定的磁場(chǎng).為此,就需要選擇一種合適的勵(lì)磁方式。目前,一般有三種勵(lì)碰方式,即直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁和低頻方波勵(lì)磁.現(xiàn)分別予以介紹.
1.直流勵(lì)磁
直流勵(lì)磁方式用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵,它能產(chǎn)生一個(gè)恒定的均勻磁場(chǎng).這種直流勵(lì)磁變送器的最大優(yōu)點(diǎn)是受交流電磁場(chǎng)干擾影響很小,因而可以忽略液體中的自感現(xiàn)象的影響.但是,使用直流磁場(chǎng)易使通過(guò)測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化,即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解,產(chǎn)生正負(fù)離子.在電場(chǎng)力的作用下,負(fù)離子跑向正極,正離子跑向負(fù)極.如下圖所示.這樣,將導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍,嚴(yán)重影響儀表的正常工作.所以,直流勵(lì)磁一般只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體,如液態(tài)金屬等.
直流勵(lì)磁方式
2.交流勵(lì)磁
目前,工業(yè)上使用的電磁流量計(jì),大都采用工頻(50Hz)電源交流勵(lì)磁方式,即它的磁場(chǎng)是由正弦交變電流產(chǎn)生的,所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是一個(gè)交變磁場(chǎng).交變磁場(chǎng)變送器的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了電極表面的極化于擾.另外,由于磁場(chǎng)是交變的,所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào),放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號(hào)要比直流信號(hào)容易得多.
如果交流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B=Bm sin
t (3-38)
則電極上產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為
e=Bm D
sin
t (3-39)
被測(cè)體積流量為
qv= D
(3-40)
式中 Bm――磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值;
――勵(lì)磁電流的角頻率,
=2
f;
t――時(shí)間;
f――電源頻率.
由式(3-40)可知,當(dāng)測(cè)量管內(nèi)徑D不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm為一定值時(shí),兩電極上輸出的感生電動(dòng)勢(shì)e與流量qv成正比.這就是交流磁場(chǎng)電磁流量變送器的基本工作原理.
值得注意的是,用交流磁場(chǎng)會(huì)帶來(lái)一系列的電磁干擾問(wèn)題.例如正交干擾.同相干擾等,這些干擾信號(hào)與有用的流量信號(hào)混雜在一起.因此,如何正確區(qū)分流量信號(hào)與干擾信號(hào),并如何有效地抑制和排除各種干擾信號(hào),就成為交流勵(lì)磁電磁流量計(jì)研制的重要課題。
3.低頻方波勵(lì)磁
直流勵(lì)磁方式和交流勵(lì)滋方式各有優(yōu)缺點(diǎn),為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn),盡量避免它們的缺點(diǎn),70年代以來(lái),人們開(kāi)始采用低頻方波勵(lì)磁方式.它的勵(lì)磁電流波形如圖3—19所示,其頻率通常為工頻的1/4-l/10.