电磁流量计低励磁方法的探讨 四十

因此提高电磁流量计的零点稳定性和测量准确度，提高小流速下的感应信号信噪比，降低电磁流量计的测量下限有着极其重要的意义。

本文在阅读国内外相关文献的基础上，总结了电磁流量计发展历史、现状，对于目前广泛采用的低频矩形波励磁方法和在此励磁方法下产生的感应电动势信号特点做了理论分析，得到了电磁流量计的主要干扰信号成分。通过本文的分析和采用低频三值梯形波励磁方式制作的电磁流量计样机进行的实验，得到了以下几点结论：

(1) 目前广泛采用的低频矩形波励磁方式，虽然可以克服直流励磁产生电极极化效应和工频正弦波励磁产生正交干扰等影响，但由于矩形波励磁波形的正负励磁电压的快速、频繁变化导致励磁线圈上的励磁磁场变化率riB／dr极大，从而引入了强烈的微分干扰和同相干扰，而且此两种干扰的幅值与流速大小无关，因此在小流速测量阶段必然造成信号信噪比明显下降，导致电磁流量计零点稳定性降低，小流速测量误差极大，影响测量范围。

(2)基于对于微分干扰和同相干扰的理论分析，作者提出了低频三值梯形波励磁方法，采用梯形波替代矩形波作为励磁波形，可以明显降低励磁线圈上的励磁磁场变化率riB／dr，从而降低微分干扰和同相干扰的影响，提高小流量测量时的信号信噪比，提高零点稳定性和小流速阶段的测量准确度。

(3)作者在基于低频三值梯形波励磁方法的电磁流量机样机的设计中，采用由单片机与D／A芯片结合产生励磁信号的方式，并使用了对称互补式推挽功率放大电路对励磁信号进行功率放大，提出了一种新的励磁信号产生和功率放大的方法，而且，可以更好的实现三值励磁方式中的零点动态补偿的采样方式，避免了传统三值励磁产生方式下由于励磁信号与感应电动势信号的相位相关性下降而导致的零点动态补偿效果降低。

(4)作者通过对低频三值梯形波励磁方式中的不同的斜边与平台阶段时间比值的对比实验，提出了低频三值梯形波励磁方式中，较好的梯形波斜边与平台阶段时间比值。

根据在本系统研制中遇到的困难以及当前电磁流量计的现状，对今后的研究工作提出以下建议和设想：

(1)通过对励磁方式的进一步研究，可以尝试使用低频正弦波励磁波形。采用此种波形，可以对传感器产生的感应电动势信号进行交流放大和整流处理，有可能更好的消除信号中的干扰成分。

(2)对传感器产生的感应电动势信号进行数字信号处理，结合FFT和HHT等算法，从干扰信号频率入手，更加有针对性的消除干扰成分，提高信号的信噪比。

(3)在信号处理电路中，广泛采用贴片元件和低功耗元件，同时与高性能嵌入式计算系统相结合，实现多电极成像式电磁流量计的小型化设计。

电磁流量计