励磁系统是电磁流量计重要的核心部分,因为磁场的形式直接决定了液体所感生的流量信号特征。电磁流量计的抗干扰能力、测量精度都与磁场的形式有很大关联。励磁方式主要有以下几种。
1、直流励磁
采用直流励磁时,被测液体流经的磁场恒定不变,其优点为构造简单可靠,受交流信号干扰小。但是,由于电*输出的流量信号和电**化电压混叠在一起,而且二者均为直流信号,使得该干扰很难从流量信号中剥离出来,同时*化干扰电压随着流体介质的流动状态和液体温度的改变而变化。另外,电*上感生电动势是直流性质,导致被测流体中正负电荷的定向移动,随着电*附近离子的不断聚集,*终使传感器自身内阻增大,影响其测量的准确性。
金属液体中不存在电解质液体的*化问题且电导率很高,对直流励磁非常有利。直流励磁适用于测量特殊的液态金属。
2、工频正弦波励磁
采用工频正弦励磁时,直接使用50Hz(或60Hz)的工频市电励磁,其优点是流量信号为交流性质,能够有效削弱*化的不良作用,降低电*间等效内阻对测量的不良影响。交流励磁电路非常简单,便于提高磁感应强度,提高测量准确度。
交流的工作磁场始终在变化,导致其产生严重的正交干扰和同相干扰,此外还存在电磁感应涡流效应、静电感应、杂散电流等干扰因素,叠加在流量信号中难以去除。
3、高频正弦波励磁
非接触式的电容式电磁流量计为降低耦合电容的容抗,增加输出流量信号电压幅值,所以需要将励磁频率提高到几百赫兹甚至几千赫兹。被测液体感生电动势的频率和信号幅值都有所提高,有利于转换器提高信噪比。但是,正弦波励磁所固有的微分干扰和同相干扰,仍然对转换器零点稳定性有一定的影响。
4、矩形波励磁
矩形波励磁同时具备直流励磁和交流励磁的优点,即直流励磁无正交干扰和同相干扰,而交流励磁的*化干扰小。由于产生正交干扰和同相干扰的根本原因是工作磁场变化过程,如果工作磁场转换过程足够快,而且工作磁场保持稳定的采样时间窗口足够长,从而避免正交干扰和同相干扰的不良影响,对流量信号进行提取分析,以显著提高转换器的零点稳定性。
矩形波励磁又有两种不同的工作方式,即低频矩形波励磁和高频矩形波励磁。低频矩形波励磁虽然能够有效地降低各种干扰,但其励磁周期较长,*终降低了传感器的响应速度,该方法只适用于流速变化缓慢的液体。高频矩形波励磁的响应速度快,但随之而来的感应干扰问题,导致其精度没有低频矩形波励磁高。
5、双频励磁
双频励磁方式是一种高、低频矩形波调制波的励磁方式,其中低频励磁是为帮助提高信号放大电路的零点稳定性,而高频励磁能降低电*在被测液体介质中所产生的*化电压,减小流量信号中的波动,同时还能提高测量的响应速度。但其输出流量信号包括两种频率特征,后续处理过于复杂,进而制约了它的发展和推广。