基于相关检测原理的电磁流量计的.研究

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1、浙江大学硕士学位论文完善已经成为一种技术成熟而又应用广泛的新一代流量仪表。但在新技术层出不穷和工业过程要求日益提高的情况下，电磁流量计的性能必将进一步得到提升。1．2电磁流量计综述电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的基于法拉第电磁感应定理13～4]的用来测量导电性液体体积流量的仪表。上世纪50年代初，电磁流量计就已实现了工业化应用，成为首先进入成熟应用的新一代仪表，近年来世界范围约占工业流量仪表的15％，国内市场的5％[3】a它可在多种流型下进行流体流量测量。与其他流量测量仪表相比，电磁流量计具有一些突出的优点隆刚，

2、例如，无可动部件，无阻碍被介质流动的节流部件．对被测流体的流动不产生附加压力损失，而仅有这管段的沿程阻力：测量有导电性的介质的流量，而不受其温度、黏度、密度、压力等物理参数的影响：无机械惯性，反映灵敏，可测瞬时脉动流量：直线性好，测量准确度高，测量范围宽，耐腐蚀性能强等等，因此在众多的流量仪表中，电磁流量计成为发展最快的流量仪表之一。其应用已遍及农业、国防、科研各部门。可以预料，在今后工农业生产高度自动化、高度信息化的发展中，在迫切需要节能和保护环境的情况下，电磁流量计将会有更大更快的发展。1．2．1电磁流量计的发展史⋯5咿1

3、0l1831年，法拉第发现电磁感应定律，1832年他进行了世界上最早的一次电磁流量计的试验【2l。虽然这次实验以失败告终，但它掀开了电磁流量计发展史的序幕。1932年，生物学家A．Kolin第一个成功地完成了圆形管道的电磁流量计，可用来测量和记录瞬时动脉血液流量。1953年，工业用电磁流量计首先由荷兰的Tobi公司(Altometer前身)推向市场。1954年，Foxbor公司也推出了电磁流量计产品。1955年，日本也制成了电磁流量计，几乎同时前苏联、英国、前西德也相继试制成功。这些产品采用的都是直流励磁技术。直流励磁技术是利

4、用永磁体或者是直流电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，以形成恒定的励磁磁场。具有方法简单可靠、受工频干扰影响小以及流体中的自感现象可以忽略不计等特点。但是，直流励磁技术的最大问题2浙江大学硕士学位论文是直流感应电势在两电极表面上形成固定的正负极性，导致电极表面极化，使得感生的流量信号电势减弱，电极间等效电阻增大，电极极化电势漂移，严重影响信号处理。另外，直流励磁在电极间产生不均横的电化学干扰电势叠加在直流流量信号中，无法消除，并随着时间的变化、流体介质特性以及流体流动状态而变化。第三，直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性问题难以获

5、得很好的解决。目前直流励磁仅在原子能工业中用于导电率极高，而又不产生极化效应的液态金属流量测量中。1957年，机电部上海工业自动化仪表研究所采用直流励磁技术试制成功我国第一台工业应用电磁流量计。1950年代后期，工业发达国家实现了工频正弦波励磁技术。工频正弦波励磁技术是利用工频50HZ正弦波电源给电磁流量计传感器励磁绕组供电，其主要特点是能够基本消除电极极化表面的极化现象，降低电极电化学电势的影响和传感器的内阻。另外采用了工频正弦波励磁技术其传感器输出流量信号仍然是工频正弦波信号，易于信号放大处理，而且能够避免直流放大器存在的

6、实际困难，励磁电源简单方便。但是其存在着难以消除的工频干扰，同时存在电源电压幅值和频率波动干扰。1955年，A．BDenison、M．PSpencer、H．D．Green首先提出了低频矩形波励磁思想。此项励磁技术既具有直流励磁技术不产生涡流效应、变压器电势(J下交干扰和同相干扰)等优点，又具有工频正弦波励磁基本不产生极化效应，便于放大信号处理，而能避免直流放大器零点漂移、噪声、稳定性等问题的优点，具有较好地抗干扰性能。从1970年代，工业发达国家先后研制成功单极性和双极性低频矩形波励磁电磁流量计开始，在电磁流量计中得到了广泛应

7、用。1982年，上海工业自动化仪表研究所成功地研制了单极性低频矩形波励磁电磁流量计，标志了我国电磁流量计也进入低频矩形波励磁技术的时代。1983年，国外多家公司均研制成功三值低频矩形波电磁流量计。三值低频矩形波励磁技术最大特点是实现在零态时校正零点，因而具有更优良地零点稳定性，利用微处理器技术的逻辑判断功能和运算功能可解决尖峰状干扰电势她影响，但降低了电磁流量计响应速度。1986年，东北工学院和河南开封仪表厂合作，于1988年研制成功三值低频矩形波励磁电磁流量计，使我国电磁流量计生产技术跨上新的台阶。浙江大学硕士学位论文’19

8、88年7月，为了克服三值低频矩形波励磁技术不能兼顾消除低频尖峰噪声和流体流动噪声和保持零点稳定性的矛盾，日本横河北辰电机株式会社提出双频矩形波励磁技术以解决泥浆、纸浆、矿浆等液固两相导电性流体和低导电率流体流量测量。日本横河北辰电机株式会社首先推出了双频矩形波励磁电磁流量计。