多参数电磁流量计及其实现技术的研究

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1、上海大学博士学位论文多参数电磁流量计及其实现技术的研究摘要电磁流量计是一种利用电磁感应原理进行测量的仪表。作为一种常用的测量导电介质体积流量的计量仪表，从1832年英国科学家法拉地最早提出到现在已经发展了一百多年，经历了多个发展阶段。二十世纪70、80年代电磁流量计在信号处理技术方面取得了重大进展，新的适应不同测量条件的种类被不断的开发出来。由于它本身具有测量精度高、量程比宽、管道压力损失小等特点，使它成为应用广泛的一类流量计，在流量仪表中的占有率不断上升，在工农业生产中发挥着重要作用。电磁流量计原理上的优点是：当导电性流体在磁场B下流动时，测量电极间的流体感

2、应电势E通过仪表系数K与流体平均流速V具有对应关系。在与磁场强度、管道直径和信号放大器输入阻抗参数相关的仪表系数K不变的假设条件下，具有可由感应电势值直接度量流量值的特点。近几十年来在满足上述假设条件的应用领域中，电磁流量计己成为最典型的流量仪表。尽管电磁流量计在水计量方面一直是一种首选仪表，但随着环保和给排水等领域流量计量方式的日益增加，不满足上述假设条件的应用需求不断出现。如在给排水、水利、污水排放监测等领域对非满管状态的流量检测需求日益增加。而流体的非满管流动使电磁流量计的仪表系数K成为一个变化值，非满管状态的流量检测需要对流速和液位等多参数进行准确测量

3、。近年来，研究具有多参数测量能力的电磁流量计成为了流量检测领域的研究热点之一。在研究电磁流量计传感器技术中，可以注意到这样一个重要特点：在仪表的流速信号变送环节中，两个接触流体的测量电极与信号放大处理器组成了一个特有的流体内电势测量回路。论文希望利用这个特点，研究建立附加的测量关系和原理，从而解决对仪表系数K变化状态的检测方法与技术。实现具有多参数测量能力的电磁流量计。本论文的整个工作直接利用了电磁流量计的测量电极与导电流体直接接触的特点，提出了基于附加激励的参数测量原理，通过在流体内电势测量回路中引入新的激励来建立新的测量方程，展开对多参数电磁流量计的实现方

4、法和技术的研究。为了全面研究应用附加激励原理来实现多参数测量，论文分别对被动附加激励和主动附加激励两种附加激励模式进行了多参数测量方法的研究。在理论方面，论文研究了电磁流量计电极测量回路的基本信号传输模型，推导了附加激励条件下利用电极测量回路对流体电导进行测量的基本测量方程。在此基础V上海大学博士学位论文多参数电磁流量计及其实现技术的研究上，论文对两种类型的激励源的来源、特点及作用于电极回路进行测量的模型进行了进一步的研究：(1)建立并推导了两种不同被动附加激励条件下进行电导测量的基本方程，并通过理论分析和试验证明，利用这两种被动附加激励信号可以用来实现电磁流

5、量计的空管检测，据此，论文分别研究了利用这两种被动附加激励信号进行空管检测的数据处理方法及空管检测的判据。(2)根据电极测量回路的特点，研究利用主动附加激励作用于电极进行电导测量的方法和实现技术，建立了主动附加激励条件下的电导测量模型，并推导了测量方程。设计了并给出了利用主动附加激励实现电导测量的工作时序及数据处理方法。利用电导与其它状态参数的关系，实现了电导率测量、空管检测、非满管流量测量，为实现多参数功能的电磁流量计提供理论支撑和实现手段。为实现电磁流量计的多参数测量提供了必要的测量条件。作为多参数测量的一种重要应用，非满管流量测量需要同时测量流量信号的大

6、小和管道内流体的液位，并进行多参数测量的综合处理。论文在分析总结非满管流动的相关水力学理论的基础上，进行利用长弧形大电极的结构的传感器实现非满管电磁流量计的研究。利用附加激励测量电导的研究成果，研究了非满管流动状态时用电极测量的流体电导与液位之间的模型和测量关系，据此设计了一种非满管电磁流量计，给出了相应的测量时序关系和数据处理方法。在本文的研究成果的基础上，设计了一种主动附加激励的模块并完成了多参数非满管电磁流量计样机和能够进行非满管流量测量的试验平台，进行了以下验证试验：(1)用传统的双点电极传感器，利用主动附加激励测量方法，进行测量流体电导率的试验和空管

7、检测的试验；(2)利用设计的大电极传感器，与标准的电磁流量计进行了满管流量测量的对比试验；(3)利用设计的大电极传感器进行了非满管流量测量的试验。相关试验证明了本文研究的实用性及方法的可行性。从而在理论和技术上实现了用电磁流量计进行多参数测量。论文最后提出了有待于进一步解决的问题。论文制作的多参数电磁流量计样机参加了2006年11月上海举办的“中国国际工业博览会”的创新成果区的演示和展出。样机的参数测量指标达到了当前国际同类产品的水平，受到业内人士的关注。关键词：电磁流量计多参数非满管电激励大电极VI上海大学博士学位论文多参数电磁流量计及其实现技术的研究Abs

8、tractTheelectromagn