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气体罗茨流量计励磁方式及其特点

      实践表明，低频矩形波励磁气体罗茨流量计在浆液性流体测量时，会有一种波动较大的干扰产生。我们称为“浆液噪声”或“尖状干扰”。这种干扰使得测量的输出大福度波动，影响读数。理论与实践证明这种干扰与励磁频率成反比例关系。有关这样问题我们将在两相流测量和信号特征部分进行讨论。这里说的是，低频矩形波励磁中出现的“浆液噪声”是低频矩形波励磁气体罗茨流量计的一个新的研究课题。

一、励磁方式及其特点

      直流磁场感应的电势是直流电压，需要使用直流放大器。由于受温度变化的影响大，放大转换直流电压信号要比放大交流电压信号更加困难。所以直流磁场只是在特殊的液态金属测量的场合下使用很强的永磁磁场，感应较大的信号不用放大，可直接应用电位差进行测量。

      在气体罗茨流量计中，传感器的工作磁场是由励磁系统产生的。本节将讨论励磁系统的结构、各种励磁方式和它们的特点、系统的等效电路与磁路分析。

1.直流励磁

      从上面叙述可以看到，励磁方式的研究对于气体罗茨流量计的应用与发展显得非常重要。随着技术的进步，也许不久的将来还会有更先进、更完美的励磁方式出现。

      励磁方式决定着电磁流量什的抗干扰能力大小和零点稳定性能的好坏。因此可以说，气体罗茨流量计的发展历史与励磁方式的演变过程关系密切，不同的励磁方式代表着不同时代的特征和技术进步。从法拉第的时代开始利用地磁场测量泰晤士河水流速，到今天低频矩形波、双频、可编程脉宽等智能化控制励磁方式的出现，使气体罗茨流量计不断成熟、不断完善，成为流量测量仪表中最重要的品种之一。图3-3列出了各种励磁方式，本节将就这些励磁方式与特点分别讨论。

      先进的罗茨流量计制造企业，针对浆液流体测量和高速响应性，应用先进的半导体元器件和单片计算机技术，研制各种相对于低频(1/8一1/32工频)的高频矩形波励磁(通常在100Hz左右，医学上测量人体的血液流量计高达400Hz)和可编程脉宽励磁的气体罗茨流量计，并利用单片计算机的存贮和运算功能，从数据采集与软件上做尖状干扰处理，以改善浆液测量和高速响应性的性能。

5. 双频励磁

      交流励磁最大的缺点是由于电磁感应造成的正交干扰、同相干扰，如图3一5所示。它们影响着流量计测量线性度和零点的稳定性。对于这些干扰产生的原因，后面将要详细地讨论。其次，由于交流励磁的电磁感应，磁路、测量管和流体将产生涡流损失和滋滞损失，增大仪表的功率损耗。

      高频矩形波励磁和可编程脉宽励磁电磁流最计可能失掉一些低频矩形波励磁零点稳定的特性，只能是一种适合特定场合应用的流量计。同时，由于高频励磁可能引起传感器磁路的涡流损失和磁滞损失增加，磁路结构与应用的磁性材料比低频矩形波励磁要求高一些。

4. 高频矩形波励磁与可编程脉宽矩形波励磁

 

 在流量测量中，流量计对流量脉动变化的响应快慢，是反应其灵敏度的一个重要特性，它对于脉动流量的测量和短时间内总量计量非常重要。比如在食品工业中饮料、酒类定量灌装，要求反应速度要快于0.2s。流量计的反应速度取决于最短的阻尼时间。一般阻尼时间是一个RC积分环节。从数学上我们知道，一要满足0.1%以上的测量精度，工作频率应该比仪表反应的速度高一个数量级。譬如反应速度0.2s，工作周期应该为0.02s，即磁场的工作频率应为50Hz。显然，低频矩形波励磁零点稳定性变好了，但是牺牲了气体罗茨流量计测量的响应速度快的特点，成为低频矩形波励磁的一个缺点。

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