低电压微功耗电磁流量计测量原理分析

　　电磁流量计是本世纪五、六十年代发展并逐步完善起来的流量仪表。随着电子技术和微电子领域的发展，低电压微功耗大规模集成电路的出现，给电磁流量计的应用带来又一个广阔的前景。

　　本文分析和研究国外一种低电压微功耗电池供电电磁流量计的测量原理，主要有以下几个方面：

　　a. 低电压微功耗电磁流量计的理论依据;

　　b. 低电压微功耗电磁流量计的变送器结构设计;

　　c. 低电压微功耗电磁流量计校验分析。

　　1　工作原理

　　根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动切割磁力线时，在导体的两端即产生感生电势 e，如果B，L，V 三者互相垂直;

　　由上式可见，体积流量 Qv 与感应电动势e和测量管内径D成线性关系，与磁场的磁感应强度 B 成反比，与其它物理参数无关。这就是电磁流量计测量导电液体体积流量的原理(见图1)。

　　电磁流量计的主要特点：变送器结构简单，没有可动部件;在测量过程中，不受被测介质温度、粘度、密度以及电导率(在一定范围内)的影响;量程范围极宽，并只与被测介质的平均流速成正比，而与轴对称分布下的流动状态(层流、湍流)无关，而且反应灵敏，线性好。

　　可以看出，将电磁流量计进一步开发成为低电压微功耗电磁流量计是适宜的。但在低电压微功耗状态下，一般采用电池供电，这样就需解决励磁电路系统功耗大的问题，一方面要求减少励磁电路系统功耗，另一方面要求得到足够的流量信号(感应电动势 e)。要满足这些要求必须在设计中解决好励磁电路系统的变送器结构问题。

　　2　励磁电路系统变送器结构分析

　　电磁流量计变送器主要由测量导管、励磁系统、电极及干扰调整机构等部分构成。为了使传感器稳定可靠地工作，准确地感受流量信号，结构上必须认真考虑。

　　为了减少励磁线圈消耗太多的电能，根据励磁线圈磁场原理，制作了特殊的结构。选用优质的超高导磁率铁氧体作为励磁线圈铁芯(超高导磁率镍锌 NiZn铁氧体μi > 12000)(图2)。

　　3　励磁信号的处理方法

　　电磁流量计的磁场是通过励磁线圈来获得的。目前采用三值低频方波励磁形式( 见图3)。

　　低电压微功耗电磁流量计，采用了精度很高的双积分模数转换，对各种尖脉冲及交流工频干扰有很好的消除作用。特别是在励磁方面采用零点稳定性好、抗工频干扰能力强的三值低频方波，它能够很好地减弱正负周期之间所产生的相互干扰问题，另外该流量计为了降低功耗借助励磁涌流增强励磁磁场强度，达到三值低频方波励磁的性能和效果。