[发明专利]阶梯多值励磁的电磁流量计

说明书

本发明涉及一种阶梯多值励磁的电磁流量计，具体涉及一种在正负交变的励磁周期中采用正阶梯多值与负阶梯多值形式励磁的电磁流量计。其励磁驱动单元输出以周期T正负交变的阶梯多值电流连接到传感器，使传感器内产生以周期正负交变的阶梯多值磁场，并使传感器在周期内具有多值电势信号。本发明是通过阶梯多值励磁方式，在一个励磁上升时间下，阶梯多值励磁过程增加了励磁跳变次数，提高了电磁流量计的等效励磁频率，增强了电磁流量计克服流体流动噪声和浆液噪声的能力。同时，阶梯多值励磁下得到的多值感应电势数据又为动态消除零点漂移噪声干扰提供了数值依据。因此，阶梯多值励磁的电磁流量计不但可提高克服零点漂移类噪声的能力，又可提高克服流体流动噪声和浆液噪声的能力。

技术领域

本发明涉及一种阶梯多值励磁的电磁流量计，具体涉及一种在正负交变的励磁周期中采用正阶梯多值与负阶梯多值形式励磁的电磁流量计。

技术背景

电磁流量计是以法拉第电磁感应定律为原理的流量测量仪表。电磁流量计包含有一个传感器、一个励磁驱动单元和一个信号处理单元。励磁驱动单元使传感器内有垂直于流体流动方向的磁场B，当流体以平均流速V流经传感器时，传感器的电极上产生感应电势信号e＝K₀VB，其中K₀是一个传感器系数。感应电势信号e输入到信号处理单元，信号处理单元测量感应电势信号e得到数据E,并通过数据E来计算估计流体的平均流速V。

由于电磁流量计传感器由接触流体的电极来获得和输出的感应电势信号e。在实际的流体流动中，除了测量金属流体外，传感器电极与流体界面接触时被粘附与累积电荷会产生极化电势或被颗粒冲击产生跳变电势，形成对流体流速V的感应电势的干扰。因此，电磁流量计的传感器都需要采用磁场B跳变所产生的电场力来消除这些干扰。目前对应磁场B的正负交变过程，电磁流量计中传感器内正负交变的磁场B有对应的励磁频率F或励磁周期T＝1/F的参数。

由于电磁流量计的感应电势信号e是来自于其传感器绝缘管壁上的电极。流体的流动或浆液碰撞到电极时，就会使电极电势信号上出现称之为是流动噪声和浆液噪声的干扰。同时，流体流速V越大这类干扰越强且出现频率越高。因此，就需要提高励磁频率F来克服流体流动噪声和浆液噪声的干扰(2004年中国石化出版社的《电磁流量计》P75～P81页)。

在目前的电磁流量计技术中，其励磁驱动单元使传感器内产生频率F的正负变化的磁场B。同时，电磁流量计在技术上既需要克服零点漂移干扰，又需要考虑克服流体流动噪声和浆液噪声的干扰。通常，高的励磁频率F有利于克服流体流动噪声和浆液噪声的干扰，较低的励磁频率F有利于减小的零点漂移干扰。

目前，针对克服零点漂移干扰方面，如有专利CN102435239A《自动零点的电磁流量计信号处理方法与系统》，其通过增加了一个专门采集零励磁信号的方式来实现动态零点的自动跟踪与修正功能。同时，针对克服流体流动噪声和浆液噪声干扰，有不少采用提高励磁频率F的电磁流量计技术，如有专利CN87101677A《电磁流量计》和专利CN104316118A《变励磁频率电磁流量计》。前者是在正负向交变的低频励磁中加入了75Hz单向矩形高励磁频率成分，这种在正与负的磁场上增加单向矩形的双频励磁方式增强了克服流体流动噪声和浆液噪声干扰的能力；后者是是通过对感应电势信号中噪声大小的估计，噪声大时使励磁频率F升高，噪声小时使励磁频率降低，用变励磁频率的方式增强了克服流体流动噪声和浆液噪声干扰的能力。

另外，要提高励磁频率F就需要对电磁流量计传感器励磁线圈进行快速励磁。传感器励磁线圈的电感和电阻值是阶跃励磁电流下决定励磁快速上升时间的基本因素。有通过增加一个高压过程来加快励磁上升时间，如文献《步进电机高低压电源驱动电路设计》(罗延明等，应用科技，Vol.31，No.9，2004年9月)，文献《.高低压整流桥式励磁控制方案及仿真分析》(陆继明等，电力系统自动化，Vol.31，No.6，2006年6月)；也有中国专利CN200910251461《一种基于高低压电源切换的电磁流量计励磁控制系统》。

发明内容