電磁流量計(jì)技術(shù)發(fā)展歷程

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

 （1）、電磁流量計(jì)——高度

　　與早期的工頻勵(lì)磁相比，低頻矩形波勵(lì)磁、雙頻勵(lì)磁、可編程控制勵(lì)磁等新的勵(lì)磁方式電磁流量計(jì)，提高了傳感器輸出流量信號(hào)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(jì)的測(cè)量度大幅度提高。感應(yīng)信號(hào)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(duì)稱(chēng)性對(duì)流量準(zhǔn)確測(cè)量的影響。因此，現(xiàn)代的電磁流量計(jì)有可能達(dá)到±0.5%，甚至±0.2%示值誤差的測(cè)量度。

 （2） 、電磁流量計(jì)——高可靠性、多功能化  

　　流量計(jì)零點(diǎn)變化主要是由于處于交變工作磁場(chǎng)的金屬測(cè)量管和導(dǎo)電液體中，即使流體流速為零的情況下，因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)的作用，仍會(huì)產(chǎn)生渦電流，形成的二次磁通所引起的。低頻矩形波勵(lì)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(chǎng)的頻率為工頻頻率的整數(shù)倍，信號(hào)采樣時(shí)其平均值為零，可消除工頻串模干擾影響。調(diào)制的雙頻勵(lì)磁、可編程控制勵(lì)磁，在測(cè)量固液兩相漿液流量時(shí)，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(hào)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(jì)算機(jī)，能充分利用計(jì)算機(jī)具有信息儲(chǔ)存、分時(shí)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(cè)量、全管檢測(cè)、多量程自動(dòng)切換、人機(jī)對(duì)話、與上位計(jì)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(lèi)型現(xiàn)場(chǎng)總線的電磁流量計(jì)，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(jì)——小型化

　　權(quán)重分布型磁場(chǎng)的電磁流量傳感器磁場(chǎng)線圈較均勻分布磁場(chǎng)勵(lì)磁線圈的長(zhǎng)度大大地縮短；低頻勵(lì)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(zhǎng)度得以縮短。所以，與早期的電磁流量計(jì)相比，當(dāng)前的電磁流量計(jì)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(jì)的制造成本。

 （4）、電磁流量計(jì)——低能耗

　　早期交流勵(lì)磁的電磁流量計(jì)，存在大的渦流損失。為了得到高的測(cè)量度，需要產(chǎn)生較強(qiáng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這時(shí)設(shè)計(jì)的傳感器磁場(chǎng)約為流速I(mǎi)m/s 產(chǎn)生1~2mV的感應(yīng)信號(hào)電壓。因此，交流勵(lì)磁型的電磁流量計(jì)消耗功率往往在數(shù)十瓦到上千瓦。低頻矩形波磁場(chǎng)大部分時(shí)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(jì)的傳感器磁場(chǎng)，大約是Im/s 流速能產(chǎn)生0.l~0.2mV的感應(yīng)信號(hào)電壓。因此，低頻矩形波勵(lì)磁的電磁流量計(jì)與交流勵(lì)磁型電磁流量計(jì)比較，能耗大幅度地降低。如今，一般電磁流量計(jì)的總電耗在 l0~20W 以內(nèi)。勵(lì)磁電流在 4mA 以下的兩線制電磁流量計(jì)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(wú)交流電下使用的電磁流量計(jì)產(chǎn)品。

 （5） 、電磁流量計(jì)——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(kāi)發(fā)不同型式的電磁流量計(jì)，來(lái)解決測(cè)量介質(zhì)對(duì)電極的腐蝕、污染問(wèn)題，解決電導(dǎo)率低于1µS/m介質(zhì)的測(cè)量，例如電容式電磁流量計(jì)就可替代傳統(tǒng)的機(jī)械式容積流量計(jì)，以測(cè)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(jì)的種類(lèi)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(hào)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(hào)輸出功能等，它們?cè)诨ぁ⑹汀撹F、冶金、食品等工業(yè)自動(dòng)控制生產(chǎn)過(guò)程中越來(lái)越受歡迎。

　　除了潛水電磁流量計(jì)用來(lái)測(cè)量河道、暗渠和明渠的流量計(jì)外，非滿管道的電磁流量計(jì)也是近幾年開(kāi)發(fā)的熱門(mén)產(chǎn)品。在今天環(huán)境保護(hù)和節(jié)水日益受到重視的情況下，它們?cè)诘土魉倜髑登乃⑽鬯疁y(cè)量中發(fā)揮著重大作用。

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