電磁流量計發(fā)展歷程

從20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的交流正弦波工頻勵磁到70~80年代出現(xiàn)的低頻矩形波勵磁，再到90年代以后的高頻勵磁、雙頻勵磁、可編程控制勵磁等，勵磁方式的不斷改進(jìn)代表著電磁流量計技術(shù)的不斷進(jìn)步。隨著電子學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，更加速了電磁流量計技術(shù)的大發(fā)展。當(dāng)前電磁流量計的技術(shù)發(fā)展可歸納為以下幾個方面。

1、電磁流量計——高精確度

　　與早期的工頻勵磁相比，低頻矩形波勵磁、雙頻勵磁、可編程控制勵磁等新的勵磁方式電磁流量計，提高了傳感器輸出流量信號的信噪比，降低并穩(wěn)定了儀表的零點(diǎn)。轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的集成運(yùn)算放大器大幅度降低了器件的噪聲。采用數(shù)字的處理方法，較模擬電路的轉(zhuǎn)換器能使電磁流量計的測量精確度大幅度提高。感應(yīng)信號的權(quán)重函數(shù)理論研究，一定程度地改善了管道內(nèi)流速分布非軸對稱性對流量準(zhǔn)確測量的影響。因此，現(xiàn)代的電磁流量計有可能達(dá)到±0.5%，甚至±0.2%示值誤差的測量精確度。

2、電磁流量計——高可靠性、多功能化

　　流量計零點(diǎn)變化主要是由于處于交變工作磁場的金屬測量管和導(dǎo)電液體中，即使流體流速為零的情況下，因為電磁感應(yīng)的作用，仍會產(chǎn)生渦電流，形成的二次磁通所引起的。低頻矩形波勵磁能有效地減少二次磁通的產(chǎn)生，因而零點(diǎn)較穩(wěn)定。矩形波磁場的頻率為工頻頻率的整數(shù)倍，信號采樣時其平均值為零，可消除工頻串模干擾影響。調(diào)制的雙頻勵磁、可編程控制勵磁，在測量固液兩相漿液流量時，能減小電極上產(chǎn)生低頻電化學(xué)噪聲的影響，提高了傳感信號的可靠性。高集成度的電子元器件減少了硬件的故障率，硬件、軟件的屏蔽技術(shù)等，都是增加轉(zhuǎn)換器可靠性的有效措施。

　　轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用單片計算機(jī)，能充分利用計算機(jī)具有信息儲存、分時處理、運(yùn)算和控制能力的優(yōu)點(diǎn)，能比較容易地實(shí)現(xiàn)流量的雙向測量、全管檢測、多量程自動切換、人機(jī)對話、與上位計算機(jī)通信、自診斷等附加功能。新一代具有HART協(xié)議和其他類型現(xiàn)場總線的電磁流量計，更為用戶實(shí)現(xiàn)全新的生產(chǎn)控制與科學(xué)管理方式提供了條件。

3、 電磁流量計——小型化

　　權(quán)重分布型磁場的電磁流量傳感器磁場線圈較均勻分布磁場勵磁線圈的長度大大地縮短；低頻勵磁信噪比的提高，可使磁感應(yīng)強(qiáng)度也大幅度地降低。因而，線圈鐵心尺寸能夠減小，傳感器長度得以縮短。所以，與早期的電磁流量計相比，當(dāng)前的電磁流量計能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的小型化。傳感器和轉(zhuǎn)換器合二為一的一體型結(jié)構(gòu)，更能有效地降低流量計的制造成本。

4、電磁流量計——低能耗

　　早期交流勵磁的電磁流量計，存在大的渦流損失。為了得到高的測量精確度，需要產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動勢，這時設(shè)計的傳感器磁場約為流速Im/s 產(chǎn)生1~2mV的感應(yīng)信號電壓。因此，交流勵磁型的電磁流量計消耗功率往往在數(shù)十瓦到上千瓦。低頻矩形波磁場大部分時間處于直流狀態(tài)，其鐵心渦電流損失很小，磁感應(yīng)強(qiáng)度很低。這樣設(shè)計的傳感器磁場，大約是Im/s 流速能產(chǎn)生0.l~0.2mV的感應(yīng)信號電壓。因此，低頻矩形波勵磁的電磁流量計與交流勵磁型電磁流量計比較，能耗大幅度地降低。如今，一般電磁流量計的總電耗在 l0~20W 以內(nèi)。勵磁電流在 4mA 以下的兩線制電磁流量計也已出現(xiàn)，更有消耗功率僅需 2mW，用鋰電池供電可使用8年的電磁水表。還有了在無交流電下使用的電磁流量計產(chǎn)品。

5 、電磁流量計——適用范圍的擴(kuò)大

　　現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和新型絕緣材料、磁性材料不斷地出現(xiàn)，有條件開發(fā)不同型式的電磁流量計，來解決測量介質(zhì)對電極的腐蝕、污染問題，解決電導(dǎo)率低于1µS/m介質(zhì)的測量，例如電容式電磁流量計就可替代傳統(tǒng)的機(jī)械式容積流量計，以測量純水、制糖脫鹽液和含有油分等低電導(dǎo)率流體的流量。

　　電磁流量計的種類很多，應(yīng)用面很廣。例如，傳感器與轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)合二為一的一體型，直流電壓供電與信號輸出共用電纜的兩線制，防爆型、高壓傳感器結(jié)構(gòu)型，符合衛(wèi)生要求、用于消毒快速安裝與拆卸的衛(wèi)生型，具有數(shù)字通信信號輸出功能等，它們在化工、石油、鋼鐵、冶金、食品等工業(yè)自動控制生產(chǎn)過程中越來越受歡迎。

　　食品工業(yè)、制藥生產(chǎn)或罐裝，要求在短時間內(nèi)定量地測量并發(fā)出控制信號；對于血液及脈動流量測量，要求其反應(yīng)速度快。這些要求需采用高頻或雙頻等勵磁方式來解決。總之，新的使用領(lǐng)域不斷地擴(kuò)展，將促使電磁流量計技術(shù)不斷地發(fā)展與進(jìn)步。