低功耗電池供電電磁流量計研究與設計 十六

3.1.2 電磁流量計工頻正弦波勵磁

1917年，C.G.Smtih和J.Slepian首先提出利用工頻正弦波勵磁磁場來消除直流勵磁中電極極化效應的構思。1938年，A.Kolin再次提出利用正弦波勵磁技術取代直流勵磁技術，但工業發達國家真正實現工頻正弦波勵磁技術是20世紀50年代，工頻正弦波勵磁技術才真正實現了電磁流量計的大規模工業應用。工頻正弦波勵磁技術是利用50Hz正弦波交流電給電磁流量傳感器勵磁線圈供電。相比于直流勵磁技術，它的優點是能夠基本消除電極表面的極化現象，有效降低電極電化學電勢的影響和傳感器的內阻。另外采用工頻正弦波勵磁技術，其傳感器輸出流量信號仍然是工頻正弦波信號，實際應用中正弦波更易于進行放大處理，而且能夠避免直流放大器存在零點漂移等問題。而且，勵磁電源選用生產生活供電即可，簡單方便。但是，工頻正弦波勵磁技術會帶來一系列電磁感應干擾和噪聲。首先，電磁感應會產生正交干擾（又稱為變壓器效應），其干擾要遠遠大于流量信號，且幅值與頻率成正比，相位比流量信號滯后90°，因此如何克服正交干擾電勢的影響是正弦波勵磁技術的主要難題。其次，工頻正弦波供電電源存在頻率不穩定和電源電壓幅值波動的影響，產生供電電源性干擾。第三，存在電磁感應的渦流效應。由于分布電容、雜散電流的存在產生同相干擾，這些干擾電勢的特點是它的頻率和工頻一致，疊加在流量信號之中難以消除，以致電磁流量計零點不穩定。雖然采用相敏整流、嚴格的電磁屏蔽和線路補償、電源補償、自動正交抑制系統等技術措施以消除與流量信號頻率一致的工頻干擾電壓，但由于正交電勢的幅值比流量信號電勢幅值大幾個數量級，正交抑制系統等抗干擾技術措施的任何不完善，都可能引起一部分正交電勢轉化為同相干電，導電磁流量計零點不穩定，精度難以提高。

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