電磁流量計的研究熱點

電磁流量計的研究熱點
   目前，國內(nèi)外的學(xué)者和生產(chǎn)廠家關(guān)于電磁流量計的研究熱點主要集中于以下幾個方面：
   (1)勵磁線圈及傳感器內(nèi)部磁場的優(yōu)化設(shè)計：勵磁線圈的大小及放置位置直接關(guān)系到傳感器內(nèi)部磁場的情況。目前，國內(nèi)外廠家生產(chǎn)的電磁流量計基本是非均勻磁場下的電磁流量計，其中磁場的邊緣效應(yīng)對電磁流量計的測量準確度影響很大。因此，勵磁線圈的優(yōu)化設(shè)計成為了電磁流量計的重要研究方向。波蘭學(xué)者A.Michalski,S. Wincenciak 和J.Staezynski 等人，采用有限元分析方法，對明渠電磁流量計傳感器及勵磁線圈進行2D 和3D 建模，在磁場快速減小的區(qū)域較好的消除了磁場邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的誤差影響，并做出了電磁流量計傳感器設(shè)計的GUI 軟件。
   (2)絕緣介質(zhì)流量測量：傳統(tǒng)的電磁流量計使用低頻矩形波勵磁，無靜電噪聲，可測量導(dǎo)電性流體。湍流非不導(dǎo)電性流體帶有靜電噪聲，且通過光譜密度實驗測得噪聲頻率約為f .2.6（ f 為勵磁頻率)。在上世紀六十年代，電磁流量計應(yīng)用于測量絕緣液體流量[22]。當時，為了修正靜電噪聲，采用了理論上類似于迪拉克(Dirac)脈沖的頻率為1KHz 的矩形波勵磁方式。然而，磁芯和旁邊的導(dǎo)電材料中的渦電流產(chǎn)生了衰退脈沖余波，導(dǎo)致為了等待衰退脈沖余波消退而信號采樣每半周期均產(chǎn)生滯后。但是，由于使用高頻勵磁，沒有足夠的時間等待余波消退，因此產(chǎn)生了零點遷移。對此，VCushing 提出了一種根據(jù)零點遷移電壓方程的時間獨立性來剔除零點遷移的電磁信號處理方法，在高頻勵磁下，可以校正零點遷移，使得電磁流量計可以測量包括絕緣流體在內(nèi)的各種流體[23]。
   (3)應(yīng)用多電極解決非對稱流速測量和流場重建。實驗結(jié)果表明，兩電極電磁流量計對于軸對稱流型及稍微偏離軸對稱流體流量的測量效果還好，但軸對稱偏離程度較大時，測量誤差太大，無法接受。而多對電極、兩對線圈的多電極電磁流量計能改善這一情況，即使流型嚴重偏離軸對稱，誤差也不大， 測量精度仍能滿足一般的工程需要。多電極電磁流量計不但能解決非軸對稱流型的流量測量，還可用于流場速度分布的求解。國內(nèi)外有許多研究者正在進行此項課題的研究[2631]我國清華大學(xué)的張小章于1996 年提出了基于流動電磁測量理論的流場重建，即用多電極電磁流量計測量管道截面流速分布[32]，并對多電極電磁流量計用于流速分布的測量進行了數(shù)值模擬，證實了采用流動的電磁測量方法求解流場速度分布的可行性[3337]。自1999 年開始，浙江大學(xué)的張宏建教授、胡赤鷹高工、黃顯元及管軍等人在基于電磁感應(yīng)原理的多電極流量測量方法方面做了深入的研究，取得了一系列的研究成果，并于2000 年開發(fā)成功多電極成像式電磁流量計[2326] 。
   (4)零點穩(wěn)定性及測量下限拓展：電磁流量計的零點穩(wěn)定性決定了儀表的測量準確度和測量下限。目前，實際現(xiàn)場使用中的電磁流量計的測量下限基本停留在0.2m/s 的水平，而若想進一步拓展測量下限，則必須提高零點穩(wěn)定性。為此，許多學(xué)者進行了大量的研究，例如從電路抗干擾角度入手，希望設(shè)計出高信噪比的電路；根據(jù)零點的變化方式提出了插入法等預(yù)測零點電平變化的軟件處理方法；通過電路反饋法來消除零點漂移等，以上方法均是針對某種噪聲信號直接通過硬件電路消除或在采樣后通過軟件消除。另一方面，2003 年，浙江大學(xué)的張宏建教授及管軍提出了基于相關(guān)檢測原理的電磁流量計，通過硬件電路將信號中的所有干擾噪聲提取出來，不論噪聲是由何產(chǎn)生，然后根據(jù)相關(guān)檢測原理，對感應(yīng)電動勢信號進行相位相關(guān)處理，將實時變化的零點噪聲抵消，從而提高了零點穩(wěn)定性和低流速下測量準確度，拓展了電磁流量計的測量下限。
   (5)電磁流量計勵磁技術(shù)的研究。在電磁流量計中，傳感器的工作磁場是由勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的。由于傳感器勵磁線圈的磁路不飽和性，即線性化磁路，勵磁波形與工作磁場強度波形基本一致，勵磁方式?jīng)Q定了傳感器工作磁場特征和電磁流量計的抗力大小和零點穩(wěn)定性能的好壞。勵磁技術(shù)始終是電磁流量計的一個重要的研究方向，從法拉第的時代開始利用地磁場測量泰晤士河水流速，到今天低頻矩形波、低頻三值矩形波和雙頻矩形波等智能化控制勵磁方式的實現(xiàn)，使電磁流量計不斷成熟、不斷*，成為流量測量儀表中最重要的品種之一。本文從電磁流量計勵磁技術(shù)入手，在一定的理論和實驗研究的基礎(chǔ)上，提出了低頻梯形波勵磁技術(shù)。具體的勵磁技術(shù)的發(fā)展及低頻梯形波勵磁技術(shù)將在下文中進行詳細的介紹。
    經(jīng)過多年的技術(shù)探索和產(chǎn)品開發(fā)，我國雖然已在電磁流量檢測儀表開發(fā)方面取得了一定的成績， 但由于起步遲、起點低，還處于比較落后的狀況。我們嘗試采用新型微處理器和信號處理電路，新型的勵磁方式來研究設(shè)計新型智能化的電磁流量計，彌補目前電磁流量計存在的不足[5,7,10,12,15,16,23,24,3740]。因此，本課題的開展不僅能有力地提高我國電磁流量儀表產(chǎn)品的質(zhì)量、更好地滿足用戶需求，而且對我國電磁流量檢測技術(shù)的發(fā)展、水資源及環(huán)境的保護等方面也具有極其重要的現(xiàn)實意義。
   本論文主要研究和設(shè)計電磁流量計的轉(zhuǎn)換器，采用新型微處理器、高性能集成電路及成熟的通信技術(shù)，研究設(shè)計具有組網(wǎng)通信功能的智能化電磁流量檢測儀表，有助于改變國內(nèi)電磁流量計產(chǎn)品的落后現(xiàn)狀。在本課題的研究過程中，主要完成以下方面的內(nèi)容：
  （1）以Atmel 公司AT89S53 單片機為核心器件構(gòu)筑出功能*的智能單元，增強電磁流量計系統(tǒng)的智能性和運算控制能力，采用容錯、軟件陷阱、數(shù)字濾波等多種技術(shù)措施提高系統(tǒng)的可靠性。
  （2）采用頻率可調(diào)的梯形波勵磁方式來改善系統(tǒng)勵磁性能，降低系統(tǒng)勵磁功耗，增強系統(tǒng)勵磁的靈活性。
  （3）采用高精度轉(zhuǎn)換放大電路實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，提高系統(tǒng)抗力和檢測精度，減少測量誤差。
  （4）采用RS232 標準總線作為系統(tǒng)的通信接口，增強系統(tǒng)組網(wǎng)能力和通訊的可靠性。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網(wǎng)站：