電磁流量計家族史

 電磁流量計綜述-v錐流量計 
   電磁流量計能測量生活、工業(yè)用水和各種酸堿鹽溶液，特別對固液兩相流的測量，與現(xiàn)有各種流量儀表相比，性能好，適用范圍廣，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測場合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小E】徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場所。
    電磁流量計測量流速范圍在流量儀表中也屬最寬的一種，滿量程流量時流速通常為O．15m／s～10m／s，國外有些產(chǎn)品滿量程最小流速可低到O．1 3Ⅲ／s。國內(nèi)上海光華． 愛而美特儀器有限公司已生產(chǎn)電磁流量計通徑為2600唧“1。據(jù)統(tǒng)計，近年世界范圍電磁流量計約占工業(yè)流量儀表臺數(shù)的5％到6．5％，1994 年產(chǎn)量估計為95000到125000臺。到1998年，已有200萬臺電磁流量計投入使用。國內(nèi)由上海光華儀表廠于1960年向社會提供產(chǎn)品，1994年產(chǎn)量估計在8500到10000之間。
   電磁流量計之所以獲得如此大范圍的應(yīng)用與其特點是密切相關(guān)的。從其工作原理來看，只要流體具有導(dǎo)電性，電磁流量計即可完成流量測量。此外，電磁流量計還具備以下特點”H.：其測量不受流體溫度、壓力、密度、粘度的影響；流量計內(nèi)部直通光滑，不對流體產(chǎn)生阻力，無壓力損失；直接進行電測量，響應(yīng)速度快； 檢測部無可動部件，不會發(fā)生滴漏現(xiàn)象；無機械慣性，反應(yīng)靈敏，可測瞬時脈沖流量；可以測量證
   這些早期的電磁流量計產(chǎn)品使用的勵磁技術(shù)都是直流勵磁技術(shù)，直流勵磁技術(shù)具有方法簡單可靠、受工頻干擾影響很小、流體中的自感現(xiàn)象可以忽略不汁等特點，但它存在的的問題是直流感應(yīng)電勢在兩電極表面上形成固定的正負極性，引起被測流體介質(zhì)電解而產(chǎn)生正負離子，導(dǎo)致電極表面極化現(xiàn)象，使感生的流量信號電勢減弱，電極間等效電阻增大，同時出現(xiàn)電極極化電勢漂移，嚴重影Il向信號處理部分的工作，同時儀表的制造成本也較高。目前直流勵磁技術(shù)僅在原子能工業(yè)中用于電導(dǎo)率，而又不產(chǎn)生極化效應(yīng)的液態(tài)金屬流量測量中。為了克服直流勵磁的極化干擾，人們丌始使用工頻正弦波勵磁。1950年代后期，工業(yè)發(fā)達國疆薔嚳薹∞蝴℃強W蛆蛐靼塒；雕嬲她匾船稚劐穡J】【茹渤型j凈等簧啦i鎏揀翹攔南攬確巍稍3．34
   1983年，國外多家公司研制成功三值低頻矩形電磁流量計。三值低頻矩形波勵磁技術(shù)是人們在總結(jié)低頻矩形波勵磁技術(shù)的基礎(chǔ)上，為了使儀表零點穩(wěn)定而提出的一種勵磁技術(shù)，其的特點是實現(xiàn)在零時動態(tài)校正零點，因而具有更優(yōu)良的零點穩(wěn)定性。
   雖然三值低頻矩形漢勵磁方式具有優(yōu)良的零點穩(wěn)定性，但在測量泥漿、紙漿等含纖維和固體顆粒的流體介質(zhì)和低電導(dǎo)率流體流量時，出現(xiàn)固體顆粒擦過電極表面而產(chǎn)生低頻尖峰噪聲和流體流動噪聲，這樣往往導(dǎo)致勵磁頻率較低的三值勵磁電磁流量計輸出擺動不穩(wěn)。
   由于三值低頻矩形波勵磁零點穩(wěn)定，但無法抑制低頻噪聲；較高頻率的矩形波磁場能消除低頻噪聲，但一般其零點穩(wěn)定性欠佳。人們在分析各種勵磁技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了雙頻矩形波勵磁技術(shù)。采用這種勵磁方式，可用高頻波采樣米消除含纖維和固體顆粒流體介質(zhì)的低頻噪聲，同時又保持了低頻矩形波勵磁零點穩(wěn)定的優(yōu)點，取得了很好的應(yīng)用效果“”“.。
   1987年日本橫河電機推出雙頻激磁電磁流量計。1989年，上海光華愛而美特儀器有限公司生產(chǎn)MT900F系列，K300Ex系列低頻矩形波勵磁電磁流量計。
  1987年前后，德國Turbo MessLechnik公司推出商業(yè)名稱叫Programmable Keyed storage(PKs)電磁流量計，它具有可編程序控制邏輯(programmable contr01 109ic)的激磁控制回路，用戶按使用條件在一定范圍內(nèi)設(shè)定合適的脈沖頻率。較低頻用于大管徑儀表；較高頻用于小管徑儀表、高分辨率、小容量粉狀系統(tǒng)以及測量漿液。
   1989年前后，Turbo Messtechnik公司推出商業(yè)名稱叫Transmag的脈沖調(diào)制交流激磁(pulsed anernating current exciting)電磁流量計。流量信號幅值為通常矩形波激磁儀表的10倍，具有較高的信噪比，適用于紙漿、礦漿，甚至含有磁性顆粒的漿液。
   1992年，德國Fischer and Porter GmbH推出用于測量非滿管圓管流量的Part卜MAG多路電極電磁流量計“.，愛知時計電機1993年透露了非滿管電磁流量計圓型機的若干情況”.。1995年7月，日本“95水道展“上，愛知時計電機公司和東芝公司分別展示了非滿管電磁流量計。
   1996年，Horner等人在Engl的均勻磁場F任意流型平均流速數(shù)學(xué)表達式的基礎(chǔ)上，提出了以層析成像理論為基礎(chǔ)的多電極電磁流量計測量平均流速的方法，研制出了工業(yè)共非軸對稱流量測量的多電極電磁流量計“”‘1“。同年，我國清華大學(xué)的張小章提出了基于流動電磁測量理論的流場重建理論。”12“。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。從80年代開始，許多學(xué)者多電極電磁流量汁進行了研究，并取得了不少成果。”1”1。2000 年，我國浙江大學(xué)研制成功多電極成像式電磁流量計“。
    接著，管道式和插入式統(tǒng)一電磁流量計的產(chǎn)生突破了管道式電磁流量計精度高而不易檢修、插入式電磁流量計易于檢修而精度低的局限“.，它可以在線帶壓安裝和方便地進行電極檢修，解決傳統(tǒng)電磁流量計電極污染后的檢修問題卡。美國的March—Mcb irney公司的插入式電磁流量計在該領(lǐng)域處于地位，廣泛應(yīng)用于污水、漿水、飲料、化工領(lǐng)域的流體測量。
   1．2．2影晌電磁流量計的因素
   1．被測介質(zhì)物理性能
  1．被測介質(zhì)電導(dǎo)率
  使用智能電磁流量計的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閥值(即下限值)。電導(dǎo)率低于閩值會產(chǎn)生測量誤差直至不能使用，超過閩值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型電磁流量計的閩值在10 4～5×lO 6)s／cm之間，視型號而異。電磁流量計不能用于電導(dǎo)率更低的液體是因為傳感器與變送器阻抗的匹配問題。變送器內(nèi)阻與液體電導(dǎo)率的關(guān)系是.個反比例的關(guān)系，例如，對于圓盤形的電極來說，如果電極的直徑相對于兩電極間的距離很小時，則可以近似地認為變送器的內(nèi)阻為： l l 2i (1．1) 式中，o為液體的電導(dǎo)率(s／cm)，d為電極的直徑(cm)。對于電磁流量汁來說，變送器產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢只有幾【【}V，能否進行準確的測量，還要取決于轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗，通常要求轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗應(yīng)遠遠大于變送器內(nèi)阻，才可以保證儀表的測量精度。目前，轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗一般達到100～ 200MQ，即要保證O．1％傳輸精度的傳感器內(nèi)阻必須小于100～200KQ。假設(shè)電極直徑為1cm，那么根據(jù)上式可得被測介質(zhì)電導(dǎo)率為(O．5～1)×10 s／m。故使用時還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號線長度及其分布電容。非接觸電容耦合大圍所起的作用，更大于降低電導(dǎo)率所起作用。
   4．電池供電式電磁流量計
   電磁流量計的靈敏度以單位流速產(chǎn)生感應(yīng)電勢值來表示。.，數(shù)值愈低靈敏度愈高。早期交流激磁方式靈敏度設(shè)計在1～1．5mV／(m／s)，低頻矩形波激磁方式則為0．2-0．4 mY／(m／s)，現(xiàn)在有些儀表進一步提高到0．02一O．04 my／(m／s)，所需功率分別從數(shù)百瓦特和10—20mW降低到幾十毫瓦特，從而有可能實現(xiàn)采用電池供電。
   1．3本文的工作
    流量是生產(chǎn)過程中需要檢測和控制的重要物理量之一，電磁流量計是檢測流量特別是固液雙相流體流量的重要儀表。近年來，由于經(jīng)濟高速發(fā)展，國內(nèi)的電磁流量汁的市場需求增加很快，但國內(nèi)市場基本被國外的儀表廠商所壟斷，而曰．采用專用芯片加密等手段進行技術(shù)。針對上述問題，本文開展了具有自主知諺{產(chǎn)權(quán)的電磁流量計產(chǎn)品的研發(fā)工作，以實現(xiàn)固液兩相如礦漿、紙漿等難測量流體的高精度、低成本的在線測量。本文進行了電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的研發(fā)。本文主要側(cè)重于電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器軟件系統(tǒng)的研發(fā)工作，具體工作如下：
  1．對電磁流量計領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展狀況進行了系統(tǒng)全面的綜述，結(jié)合當代*的芯片技術(shù)進行了電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的整體設(shè)計。
  2．從需求的角度圍繞易用性、使用的安全性、良好的用戶交互性能對電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的軟件系統(tǒng)進行功能設(shè)計和詳細設(shè)計。
  3．進行了軟件系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試。
  4．對研發(fā)的電磁流量汁信號轉(zhuǎn)換器進行了實驗測試，驗證系統(tǒng)工作性能。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、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網(wǎng)站：