智能电磁流量计
发布时间：
2016-04-26
电磁流量计是以法拉第电磁感应定律为原理测量导电流体体积流量的速度式流量计，自从电磁流量计进入市场，其性能就在不断完善，这是市场需求下的科技推动，如今电磁流量计已经成为一项技术成熟且得到广泛应用的新一代流量仪表。以下从三个方面对电磁流量计展开分析，以求将更新的科技引进到智能电磁流量计的应用中，满足市场对流量监测的高精度要求。
励磁系统 在电磁流量计中，其抗干扰性和零点稳定性都取决于励磁方式，而且励磁系统还是传感器工作磁场的产生单元。励磁技术的发展目前经历了以下几个阶段。直流励磁技术能使励磁磁场维持恒定状态，其利用直流电源或者永磁体给电磁流量传感器励磁绕组供电，直流电压信号就是这种流量计感应的流量信号。这种方法简单可靠，对工频的抗干扰能力强，而且可以忽略其流体中的自感现象。但是这种方式也存在问题，其会产生固定正负极性，会使被测介质发生电解从而减弱流量信号电势，并发生电极极化电势漂移影响信号处理工作。工频正弦波励磁的供电利用了50Hz 工频正弦波电源，其能够消除极化现象，减少了传感器内阻并大大降低了电极电化学电势的影响，从而使信号的放大处理更加容易，但工频正弦波励磁的缺点是其会产生电磁感应干扰和噪声。低频矩形波励磁是目前电磁流量计中应用最广泛的方法，其无干扰和噪音，基本不会产生极化效应，信号方法处理较为便利。低频三值矩形波励磁利用了励磁波形，波形周期为工频周期的固定倍数，波形变化规律为正- 零- 负- 零- 正。这一方法提高了零点稳定性，而且其变化规律能够有效消除极化电势。双频矩形波励磁方法的零点稳定性是非常优良的，但会发生电极的接触电势突然变化现象，从而发生干扰和噪音。动态励磁技术是在三值矩形波励磁的基础上，根据现场流体状态自动调整励磁频率，以提高测量稳定性。目前工业现场管路复杂，阀门、弯头、分支管、变径管等对流体流态影响较大，且工业现场直管路相对较短，不足以消除以上组件对流体的扰动，在此环境下工作的电磁流量计往往稳定性差，需要手动设置阻尼系数以提高测量稳定性。但阻尼会带来流量测量跟踪速度慢的缺点，无法及时反应流量的变化。动态励磁技术则很好的解决了阻尼的缺点，当流体波动大时，自动增大励磁周期，提高测量稳定性的同时又具有快速响应的特点。个别复杂环境则需同时借助动态励磁技术及阻尼设置来提高液体测量的稳定性。
信号处理系统 电磁流量计信号处理系统的工作原理为：前置放大电路对接收的流量信号进行处理，抑制噪声和干扰的同时放大收到的微弱流量信号，整形电路将差动的双端流量信号变换为单端的流量信号，A/D 转换电路将流量信号变为数字量，数字量进入单片机进行数字运算后，得到流速值和流量值。电磁流量计测量液体的电导率一般≥50μS/cm，自来水的电导率约为500μS/cm，以此为基础搭建的信号处理系统往往无法测量软化水( 电导率低于50μS/cm，纯水的电导率约为10μS/cm) 或其他低电导率液体的流量。而专为低电导率液体测量设计的电磁流量计( 测量液体的电导率≥ 5μS/cm) 在测量高电导率液体时，因为电路自身原因而带来很大的测量误差。智能信号处理系统的引进则很好的解决了上述问题，通过检测液体的电导率，根据电导率自动选择滤波电容、电阻、电路放大倍数，满足不同电导率液体流量测量，提高测量精度。
误差修正技术 电磁流量计的误差修正方法为零点校正及基本误差修正相结合的线性修正方法。用公式表示为V=kE-V0，其中V 表示液体实际流速，k 为基本误差修正系数，E 为实测流速转换的数字量，V0 为零点偏移量。在此误差修正的基础上，根据流量计传感器特性进一步引入流量分段修正方法，根据 JJG1033-2007《电磁流量计》 计量检定规程，将流量检定点分为 Qmax（流量测量上限）、Qmin（流量测量下限）、0.1Qmax、0.25Qmax、0.5Qmax 和 0.75Qmax。根据以上测量点将流量计进行分段线性修正以满足测量精度要求。传统电磁流量计的流速测量范围为0.3m/s ～ 10m/s，在某些现场中，实际管道内流体的流速往往低于0.3m/s 的流速测量下限。在这种低流速环境下，用以上修正方法将很难满足流量测量精度要求，而依据电磁流量计传感器特性拟定修正曲线，采用曲线公式方法进行低流速误差修正，则能更好的满足测量精度要求。
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