電磁流量計產生流體噪聲的原因
閱讀：1096發布時間：2014-8-20
電磁流量計的研究流體噪聲，探討其產生的原因，找出降低流體噪聲的方法，提高傳感器信噪比特別是對微弱勵磁電流（電磁水表、兩線制電磁流量計）的發展和低流速（0.1m/s以下）及高流速（15m/s以上）流量測量范圍的擴展具有重大意義。
流體噪聲
電磁流量計在應用中除了受周圍環境條件，電磁場、靜電場等因素產生的噪聲影響外，被測介質的流體噪聲也是非常重要的影響因素。流體噪聲是一種直流極化電壓，在低頻矩形波勵磁方式中尤為突出，常有：漿液噪聲、流動噪聲和流速噪聲。
流體噪聲的產生原因有下面幾種情況：
1、不銹鋼電極的耐腐蝕是在其表面具有一個極薄的鈍化層，使得電化學反應達到平衡狀態。如圖1所示，流體中的固體物撞擊電極，使得電極表面鈍化層被破壞，失掉電化學平衡。而金屬材料與流體介質接觸具有重新恢復生成表面鈍化層保持電化學平衡的能力。在達到電化學平衡期間，金屬和流體中的游離離子在信號電場作用下不斷進行著電化學反應。固體顆粒撞擊電極，不斷破壞保護的鈍化層；電化學反應又反復生成鈍化層，于是形成了電極間的電位不斷大幅度地變化，這種變化的電位造成流量信號中的流體噪聲。這種情況也即電磁流量計中通常講的漿液噪聲。理論和實踐表明，影響電化學反應信號電場變化的頻率升高，可使流體噪聲幅度迅速下降，這就是高頻勵磁和雙頻勵磁可以解決漿液測量的原因。
2、流體摩擦襯里和電極，流體中發生的正、負離子從電解質流體中分離。襯里和電極表面越粗糙，游離的離子濃度就越高。見圖2，受電極信號電場的作用，一部分離子會向電極移動，形成噪聲電壓，這種噪聲被稱為流動噪聲。流動噪聲在低電導率測量時表現比較突出。流動噪聲與外電場強度有關，高流速時感應信號越大，噪聲幅度也越大，輸出就會很不穩定。
3、流體電導率和pH值的急劇變化也會形成流動噪聲，流量計上游加藥表現的測量不穩定就是典型例子。原因是不同介質在不均勻混合時，流體中容易分離出正、負離子，受電極信號電場的作用，一部分離子會向電極移動，形成了流動噪聲電壓，造成輸出的不穩定。
4、由于高流速流動流體靠近襯里和電極部位的層流邊界層厚度變得很薄，如圖3所示，襯里和電極的粗糙度高度突破了流速層流邊界層的厚度，流體撞擊這部分粗糙度高度，發生流速發散和突變。有一部分與測量管中心軸方向相同（或相反）的流速分量，受信號權重函數的作用，對電極信號產生了很大影響，形成了大的正誤差，這就是流速噪聲。
可見，上述流體噪聲中的流動噪聲和流速噪聲與測量管的襯里和電極表面粗糙度直接有關，極化電壓產生的漿液噪聲與電極表面粗糙度也有很大關系。
