電磁流量計-應用廣泛的交流勵磁磁場(chǎng)：

如果要測量的是導電液體的體積流量，那么電磁流量計(EMF)就應該是最佳選擇。無(wú)需太多思考，所有應用中大約80%可以應用脈沖直流場(chǎng)勵磁（磁場(chǎng)線(xiàn)圈勵磁類(lèi)型）技術(shù)，比如水的連續流量測量。然而，有一些應用中，由于它們的物理或者流體特性，需要采用具有交流磁場(chǎng)勵磁的電磁流量計。除其他應用以外，對具有高的固體含量或者具有非常低的電導率的流體的應用也包含在其中。
1 簡(jiǎn)介
　　如果要測量的是導電液體的體積流量，那么電磁流量計(EMF)就應該是最佳選擇。無(wú)需太多思考，所有應用中大約80%可以應用脈沖直流場(chǎng)勵磁（磁場(chǎng)線(xiàn)圈勵磁類(lèi)型）技術(shù)，比如水的連續流量測量。然而，有一些應用中，由于它們的物理或者流體特性，需要采用具有交流磁場(chǎng)勵磁的電磁流量計。除其他應用以外，對具有高的固體含量或者具有非常低的電導率的流體的應用也包含在其中。
 
　　在過(guò)去的十多年中，電磁流量計已經(jīng)在工業(yè)上幾乎所有工段上得到證實(shí)和測試。由于電磁流量計具有光滑無(wú)阻力的導管、無(wú)附加壓降并且易于清洗，因此受到用戶(hù)的廣泛歡迎。測量技術(shù)需求的高、低依賴(lài)于所采用的工段。例如在造紙機中，為了實(shí)施精確操作以對出紙速度進(jìn)行控制并達到需求的紙張質(zhì)量，獲取紙漿流量的無(wú)阻尼、無(wú)噪聲信號是非常重要的。在水果酸奶生產(chǎn)的混合應用上，產(chǎn)生無(wú)峰輸出信號是必須的，否則的話(huà)將不可能完成水果和“白色結塊”酸奶的正確混合。
　　直流脈沖勵磁電磁流量計常常硬生生應用在這些有限制的應用中。其結果就是在過(guò)程中產(chǎn)生大噪聲或者多峰值的信號，而導致不精確或較差的重復性。
　　
　　2 電磁流量計操作原理
　　電磁流量計的測量原理基于法拉第感應定律：導體經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生電壓。該原理適用于導電流體流經(jīng)由一對磁場(chǎng)線(xiàn)圈產(chǎn)生的垂直于流動(dòng)方向的磁場(chǎng)時(shí)的情況。流體所產(chǎn)生的電壓被管徑兩端相對電極測量。所測信號電壓與磁感強度、電極間距和流體速度成比例。由于磁感強度和電極間距固定，因此流動(dòng)速度和信號電壓互成比例。又因為體積流量可以由平均流動(dòng)速度和流動(dòng)面積計算而得，因此體積流量和信號電壓成線(xiàn)形比例關(guān)系。感應電壓信號在轉換器中被轉換成定標的模擬和數字信號。
　　
　　共有兩種磁感線(xiàn)圈勵磁類(lèi)型：直流脈沖和交流型式。在直流脈沖磁場(chǎng)勵磁電磁流量計中，磁場(chǎng)線(xiàn)圈的電流在預定時(shí)間間隔處變換極性。由于每個(gè)周期電流上升段的變化電流原因，測量窗口被限制在勵磁時(shí)間的25%，也就是說(shuō)，流量信號只有在這段時(shí)間間隔內才是整定的。這種直流脈沖勵磁電磁流量計通常應用在頻率在6.25~25Hz之間的情況。
 　
　　3 電磁流量計更多需求應用
　　上面提到的脈沖直流磁場(chǎng)勵磁電磁流量計受到又限制應用，比如說(shuō)在多相流體上的應用，給出了該流體在電極上的噪聲頻譜。在脈沖直流場(chǎng)儀表（25Hz內）的操作范圍內，噪聲含量是最大的。另外，場(chǎng)勵磁頻率所產(chǎn)生的奇數諧波也必須得到處理。這些也造成了噪音的增加和電磁流量計輸出信號的不穩定性。
　　
　　4 電磁流量計用交流場(chǎng)技術(shù)作為補救
　　交流場(chǎng)勵磁電磁流量計的磁感線(xiàn)圈是由交流電源供電的。因為它的勵磁頻率要比直流脈沖勵磁頻率要高出很多，所以前面所提到的直流勵磁脈沖的局限性就不復存在了。其測量窗口幾乎接近100%，即流速整定在勵磁跨越零的時(shí)候就開(kāi)始了，而且它還是連續的。而且除了這些優(yōu)點(diǎn)以外，由于磁感線(xiàn)圈通常工作在線(xiàn)頻率下，所以它還具有了對線(xiàn)頻噪聲信號的增強靈敏性（如圖4-1）。交流系統和脈沖直流系統相比來(lái)說(shuō)額外的缺陷就是在精確性上有一定降低。
 
　　5 電磁流量計交流場(chǎng)勵磁恢復生機
　　交流場(chǎng)勵磁的近期新發(fā)展增強了它的性能，重點(diǎn)是消除了交流場(chǎng)勵磁系統的缺陷。其中將勵磁頻率增加到70Hz實(shí)現了部分發(fā)展(見(jiàn)圖4-1中的fNew)，而進(jìn)一步的發(fā)展則是由于采用了帶有窄帶濾波器的現代數字信號處理技術(shù)。為了在精確性上得到顯著(zhù)改善，不但要對轉換器進(jìn)行重新設計，流量計的主體也要進(jìn)行優(yōu)化�？梢酝ㄟ^(guò)再運用一個(gè)線(xiàn)圈來(lái)測量場(chǎng)強，通過(guò)液體溫度獨立渦流效應來(lái)進(jìn)行補償。同時(shí)，流量計主體接線(xiàn)盒中的所有的校正，和降噪模塊都被取消了。
　　交流場(chǎng)電磁流量計NV2118D就是這次優(yōu)化的產(chǎn)物，抑制噪聲的能力得到了改進(jìn)，精確性從2%改進(jìn)到了0.5%，同時(shí)零點(diǎn)穩定性也得到了驚人的改進(jìn)。
　　由于采用了獨立于線(xiàn)頻率磁感線(xiàn)圈供電電流，因此使得交流場(chǎng)儀表第一次可以由24V直流電壓供電。由于經(jīng)過(guò)了各種各樣的更新，對向后兼容性作了很多考慮，所以這些新的轉換器甚至可以由20年前的儀表進(jìn)行操作。這些儀表適用的型號范圍從DN1到DN1000（1/25”到40”）。流量計的套管可以選擇PFA/PTFE/硬或軟橡膠或者是特出的”碳化陶瓷”（用于高度研磨流體）材料。對不銹鋼儀表主體來(lái)說(shuō)，適用于不同的通過(guò)3A認證和EHEDG核準的過(guò)程連接。另外，基準規格現在包括的液體最低導電率是20μS/cm或者0.5μS/cm。
 　　
　　6 電磁流量計擴展應用系列
　　由于能夠對流量信號進(jìn)行幾乎連續的整定，使得沖擊頻率高達400沖/分的脈動(dòng)流（由活塞，震動(dòng)膜和軟管泵產(chǎn)生）實(shí)際上都能毫無(wú)差錯的得到測量。為了在這些場(chǎng)合中應用，脈沖直流場(chǎng)儀器必須在較高的頻率下工作（例如25hz），即便這樣，脈動(dòng)流的測量被限制在大約140沖/分以?xún)取?BR>　　用3.6%的紙漿和5%的空氣流體做實(shí)驗時(shí)，誤差小于1%。脈沖直流場(chǎng)儀表在這種場(chǎng)合（由于它們沒(méi)有集成所有信號的能力）應用時(shí)表現出兩個(gè)位數的誤差。具有極其低傳導性（例如：液糖）和/或具有極端內部噪聲（例如：蒸餾水）的流體的測量精度在0.5uS/cm以上。具有在紙漿中高達15%otro或者在泥漿中有高達22% TS的固體組分流體都可以被有效測量。
　　
　　7 電磁流量計總結
　　盡管當前優(yōu)化脈沖直流場(chǎng)系統和交流場(chǎng)電動(dòng)勢系統在解決困難應用問(wèn)題時(shí)已經(jīng)有了重要的地位。具有脈沖直流場(chǎng)技術(shù)的系統（由于沒(méi)有集成所有信號的能力和較差的信噪比）仍然不能滿(mǎn)足整個(gè)系統應用系列范圍的需求，尤其是在較大直徑（> DN200）應用場(chǎng)合激勵頻率被磁場(chǎng)系統所限制（參考圖４-１）。
　　由于交流場(chǎng)技術(shù)上的革新，一些限制（不穩定的零點(diǎn)，比脈沖直流場(chǎng)儀表精度低，非24V直流供電）都被解決。因此FSM4000定義了新的交流場(chǎng)市場(chǎng)標準。

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