电磁流量计三值方波励磁信号的控制

　　1引言

　　电磁流量计广泛应用于各种导电液体的流量检测,励磁技术是电磁流量计中最关键的技术,经历了直流励磁、工频正弦励磁、低频矩形波励磁和低频三值矩形波励磁等几个阶段。本文将从电磁流量计的工作原理出发,进行励磁关键部分设计的阐述,并详细设计励磁控制电路的软硬件结构。

　　1.1电磁流量计工作原理

　　电磁流量计是用来测量管内导电介质体积流量的感应式仪表,它根据法拉第电磁感应定律工作,能够把流速流量信号变换成感应电动势信号。法拉第电磁感应定律在电磁流量计中应用的公式如下：

　　其中U为产生的感应电动势的大小，B为瞥道所在区域的匀强磁场大小，l为导电液体切割磁感线的长度(等效为管道内径D), V为液休流过的速度大小，可见在磁感应强度B和管道内径D确定的情况下，感应电动势L和流速V为线性关系，原理如图1所示。

　　1.2励磁方式的选择

　　电磁流量计的低频知形波励磁和低频二值知形波励磁叫以克服H.流励磁产生的电极极化效应等，而}}一也叫以克服止弦波励磁产生的止交十扰影}}向。低频二值知形波励磁方式叫以进行零点动态补偿，进步提iy电磁流量计的零点稳定性，此外，低频频二值知形波励磁方式与知形波方式相比有更低的励磁功率，所以，本文选择低频二值知形波作为电磁流量计的励磁信号。

　　2励磁系统的硬件设计

　　2.1系统设计分析

　　般来说，电磁流量计的流速测量范围为0.01 m/s一15m/s,管径大小从15mm到400mm，这里选取管径大小D=80mm的电磁流量计进行模刑建立。同时，为了保持电磁流量计的感应电动势小能太小，以免造成后续信号处理，信号放大电路难以匹配，设定感应电动势数量级范围为:10-'-10-SV。因此，由公式(1) 可以求得，所需要的磁感应强度I3的范围为8.3 * 10^-4——125*10^-4，单位为T(1T=10'G s) 。

　　通过上述分析，计算出在管径D=80mm，流速范围为0.01-15m/s时，所需要的磁感应强度大小为8.3-125Gs，同时，考虑到所需的I3小能太小，小然会造成小流速信号的无法测量，所以选定I3=80G、作为电磁流量计励磁电路的磁感应强度大小。

　　2.2励磁线圈的设计

　　理论计算证明:线圈间距等于线圈半径R时，两个线圈的介磁场在轴附近较大范围内是均匀的，这时线倦}称为Hchnholt:线圈，如图2所示。

　　图3为COMSOL中，对Hchnholt线倦进行建模之后的磁场仿真，从图中也可以肴出其磁场分布的特点也是均匀的。根据利用霍尔效应法测量Helmh0ltz线圈空间磁场均匀区、实际测量中得到的大量数据，可以得出相对的经验公式，中间的均匀矩形区的范围为轴向0.7R.径向D.67R.