電磁流量計低勵磁方法的探討 四十

因此提高電磁流量計的零點穩定性和測量準確度，提高小流速下的感應信號信噪比，降低電磁流量計的測量下限有著極其重要的意義。

本文在閱讀國內外相關文獻的基礎上，總結了電磁流量計發展歷史、現狀，對于目前廣泛采用的低頻矩形波勵磁方法和在此勵磁方法下產生的感應電動勢信號特點做了理論分析，得到了電磁流量計的主要干擾信號成分。通過本文的分析和采用低頻三值梯形波勵磁方式制作的電磁流量計樣機進行的實驗，得到了以下幾點結論：

(1) 目前廣泛采用的低頻矩形波勵磁方式，雖然可以克服直流勵磁產生電極極化效應和工頻正弦波勵磁產生正交干擾等影響，但由于矩形波勵磁波形的正負勵磁電壓的快速、頻繁變化導致勵磁線圈上的勵磁磁場變化率riB／dr極大，從而引入了強烈的微分干擾和同相干擾，而且此兩種干擾的幅值與流速大小無關，因此在小流速測量階段必然造成信號信噪比明顯下降，導致電磁流量計零點穩定性降低，小流速測量誤差極大，影響測量范圍。

(2)基于對于微分干擾和同相干擾的理論分析，作者提出了低頻三值梯形波勵磁方法，采用梯形波替代矩形波作為勵磁波形，可以明顯降低勵磁線圈上的勵磁磁場變化率riB／dr，從而降低微分干擾和同相干擾的影響，提高小流量測量時的信號信噪比，提高零點穩定性和小流速階段的測量準確度。

(3)作者在基于低頻三值梯形波勵磁方法的電磁流量機樣機的設計中，采用由單片機與D／A芯片結合產生勵磁信號的方式，并使用了對稱互補式推挽功率放大電路對勵磁信號進行功率放大，提出了一種新的勵磁信號產生和功率放大的方法，而且，可以更好的實現三值勵磁方式中的零點動態補償的采樣方式，避免了傳統三值勵磁產生方式下由于勵磁信號與感應電動勢信號的相位相關性下降而導致的零點動態補償效果降低。

(4)作者通過對低頻三值梯形波勵磁方式中的不同的斜邊與平臺階段時間比值的對比實驗，提出了低頻三值梯形波勵磁方式中，較好的梯形波斜邊與平臺階段時間比值。

根據在本系統研制中遇到的困難以及當前電磁流量計的現狀，對今后的研究工作提出以下建議和設想：

(1)通過對勵磁方式的進一步研究，可以嘗試使用低頻正弦波勵磁波形。采用此種波形，可以對傳感器產生的感應電動勢信號進行交流放大和整流處理，有可能更好的消除信號中的干擾成分。

(2)對傳感器產生的感應電動勢信號進行數字信號處理，結合FFT和HHT等算法，從干擾信號頻率入手，更加有針對性的消除干擾成分，提高信號的信噪比。

(3)在信號處理電路中，廣泛采用貼片元件和低功耗元件，同時與高性能嵌入式計算系統相結合，實現多電極成像式電磁流量計的小型化設計。

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