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電磁流量計(jì)技術(shù)發(fā)展
關(guān)鍵字：電磁流量計(jì) 日期：2012-11-8 9:36:12
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從20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的交流正弦波工頻勵磁到70～80年代出現(xiàn)的低頻矩形波勵
磁，再到90年代以后的高頻勵磁、雙頻勵磁、可編程控制勵磁等，勵磁方式的不斷改進(jìn)代
表著電磁流量計(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步。隨著電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，更加速了電磁流量計(jì)技
術(shù)的大發(fā)展。當(dāng)前電磁流量計(jì)的技術(shù)發(fā)展可歸納為以下幾個方面。
(1)高精確度與早期的工頻勵磁相比，低頻矩形波勵磁、雙頻勵磁、可編程控制勵磁
等新的勵磁方式電磁流量計(jì)，提高了傳感器輸出流量信號的信噪比，降低并穩(wěn)定了儀表的零
點(diǎn)。轉(zhuǎn)換器應(yīng)用先進(jìn)的集成運(yùn)算放大器大幅度降低了器件的噪聲。采用數(shù)字的處理方法，較
模擬電路的轉(zhuǎn)換器能使電磁流量計(jì)的測量精確度大幅度提高。感應(yīng)信號的權(quán)重函數(shù)理論研
究，一定程度地改善了管道內(nèi)流速分布非軸對稱性對流量準(zhǔn)確測量的影響。因此，現(xiàn)代的電
磁流量計(jì)有可能達(dá)到±0. 5%，甚至±0.2%示值誤差的測量精確度。
(2)高可靠性、多功能化 流量計(jì)零點(diǎn)變化主要是由于處于交變工作磁場的金屬
測量管和導(dǎo)電液體中，即使流體流速為零的情況下，因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)的作用，仍會產(chǎn)生
渦電流，形成的二次磁通所引起的。低頻矩形波勵磁能有效地減少二次磁通的產(chǎn)生，
因而零點(diǎn)較穩(wěn)定。矩形波磁場的頻率為工頻頻率的整數(shù)倍，信號采樣時其平均值為零，
可消除工頻串模干擾影響。調(diào)制的雙頻勵磁、可編程控制勵磁，在測量固液兩相漿液
流量時，能減小電極上產(chǎn)生低頻電化學(xué)噪聲的影響，提高了傳感信號的可靠性。高集
成度的電子元器件減少了硬件的故障率，硬件、軟件的屏蔽技術(shù)等，都是增加轉(zhuǎn)換器
可靠性的有效措施。
轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用單片計(jì)算機(jī)，能充分利用計(jì)算機(jī)具有信息儲存、分時處理、運(yùn)算和控制能
力的優(yōu)點(diǎn)，能比較容易地實(shí)現(xiàn)流量的雙向測量、空管檢測、多量程自動切換、人機(jī)對話、與
上位計(jì)算機(jī)通信、自診斷等附加功能。新一代具有HART協(xié)議和其他類型現(xiàn)場總線的電磁
流量計(jì)，更為用戶實(shí)現(xiàn)全新的生產(chǎn)控制與科學(xué)管理方式提供了條件。
(3)小型化權(quán)重分布型磁場的電磁流量傳感器磁場線圈較均勻分布磁場勵磁線圈的長
度大大地縮短；低頻勵磁信噪比的提高，可使磁感應(yīng)強(qiáng)度也大幅度地降低。因而，線圈鐵心
尺寸能夠減小，傳感器長度得以縮短。所以，與早期的電磁流量計(jì)相比，當(dāng)前的電磁流量計(jì)
能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的小型化．o傳感器和轉(zhuǎn)換器合二為一的一體型結(jié)構(gòu)，更能有效地降低流量計(jì)的
制造成本。
(4)低能耗早期交流勵磁的電磁流量計(jì)，存在大的渦流損失。為了得到高的測量精確
度，需要產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動勢，這時設(shè)計(jì)的傳感器磁場約為流速Im/s產(chǎn)生1～2mV的感
應(yīng)信號電壓。因此，交流勵磁型的電磁流量計(jì)消耗功率往往在數(shù)十瓦到上千瓦。低頻矩形波
磁場大部分時間處于直流狀態(tài)，其鐵心渦電流損失很小，磁感應(yīng)強(qiáng)度很低。這樣設(shè)計(jì)的傳感
器磁場，大約是Im/s流速能產(chǎn)生0.1～0. 2mV的感應(yīng)信號電壓。因此，低頻矩形波勵磁的
電磁流量計(jì)與交流勵磁型電磁流量計(jì)比較，能耗大幅度地降低。如今，一般電磁流量計(jì)的總
電耗在10～20W以內(nèi)。勵磁電流在4mA以下的兩線制電磁流量計(jì)也已出現(xiàn)，更有消耗功率
僅需2mW，用鋰電池供電可使用8年的電磁水表。還有了在無交流電下使用的電磁流量計(jì)
產(chǎn)品。
(5)適用范圍的擴(kuò)大現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和新型絕緣材料、磁性材料不斷地出現(xiàn)，有
條件開發(fā)不同型式的電磁流量計(jì)，來解決測量介質(zhì)對電極的腐蝕、污染問題，解決電導(dǎo)率低
于1tiS／m介質(zhì)的測量，例如電容式電磁流量計(jì)就可替代傳統(tǒng)的機(jī)械式容積流量計(jì)，以測量
純水、制糖脫鹽液和含有油分等低電導(dǎo)率流體的流量。
電磁流量計(jì)的種類很多，應(yīng)用面很廣。例如，傳感器與轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)合二為一的一體型，
直流電壓供電與信號輸出共用電纜的兩線制，防爆型、高壓傳感器結(jié)構(gòu)型，符合衛(wèi)生要求、
用于消毒快速安裝與拆卸的衛(wèi)生型，具有數(shù)字通信信號輸出功能等，它們在化工、石油、鋼
鐵、冶金、食品等工業(yè)自動控制生產(chǎn)過程中越來越受歡迎。
除了潛水電磁流量計(jì)用來測量明渠、暗渠和河道的水流量外，非滿管道的電磁流量計(jì)也
是近幾年開發(fā)的熱門產(chǎn)品。在今天環(huán)境保護(hù)和節(jié)水日益受到重視的情況下，它們在低流速明
渠、暗渠的水、污水測量中發(fā)揮著重大作用。
食品工業(yè)、制藥生產(chǎn)或罐裝，要求在短時間內(nèi)定量地測量并發(fā)出控制信號；對于血液及
脈動流量測量，要求其反應(yīng)速度快。這些要求需采用高頻或雙頻等勵磁方式來解決。總之，
新的使用領(lǐng)域不斷地擴(kuò)展，將促使電磁流量計(jì)技術(shù)不斷地發(fā)展與進(jìn)步。
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