恒磁式电磁流量计极化控制问题的提出恒磁式电磁流量计极化控制问题的提出
3．1．1传感器输出的流量信号及干扰
传感器感应产生的流量信号是电极间的电位差，即一种电压信号。实际上， 由于电磁感应、静电效应以及电化学反应等原因，电极输出的电压不仅仅是与流体流速成比例的感应电动势，也包含了各种干扰成分在内【6’251。因此，必须在后续的信号放大处理部分予以消除。在实际的电磁流量计中，电极输出信号的表达式如下： e：e+idb+辔+巳+吃+％(3-1) l dt dt2 c 4 。式中： e——流速信号5 牢——磁场变化时产生的正交干扰； 宴——磁场变化时产生的同相干扰； df。巳——共模干扰。％——串模干扰5 ％——零点漂移干扰，包括极化电压干扰等。在交变励磁的电磁流量计中，正交干扰和同相干扰是由于励磁磁场的突变引起的，是交变励磁的电磁流量计的主要干扰。但在磁钢励磁的电磁流量计中， 磁场方向是恒定的，所以不存在正交干扰和同相干扰，因而可以大大简化后续的信号处理。共模干扰和串模干扰主要是由于电磁流量计附近的电磁干扰和静电干扰产生的，可以通过电磁屏蔽和良好的接地加以抑制【26】。因此，对于磁钢励磁的电磁流量计来说，零点漂移干扰是主要干扰，并且以极化电压干扰为主。
3．1．2恒磁式电磁流量计的极化电压
当金属和电解质溶液接触时，根据溶液中离子浓度的不同，可能产生两种不同的现象：一是溶液中的金属离子转移到金属电极上去，使电极带正电荷； 或者正好相反，金属电极把阳离子送入溶液，电极本身带负电荷。电极表面的电荷从溶液中吸引异号离子，而排斥同号离子。因此，存在于这两相之间的过量电荷的薄层区域就叫做双电层。双电层之间产生一个电场，从而在电极流体介质间形成一定的电位，存在一定的电位差【271，这就是平常说的极化现象【27。291。电磁流量计测量流速时，金属电极接触导电流体，相当于两种不同的介质接触，必然发生电化学反应，存在极化和双电层现象，电磁流量计采集信号时， 不可避免地涉及到极化和双电层的建立和消除问题。而且，极化电压与电极材料和液体的性质有关，还受到流速和感应电动势的影响，所以，它是一个很不稳定的、具有很大随机性的直流电压。恒磁式电磁流量传感器采用磁钢励磁，由于磁场方向恒定，使得通过测量管道的电解质液体被极化，产生正负离子，在电场力的作用下，负离子跑向正极，正离子跑向负极【301，如图3．1所示。从而导致正负电极分别被相反极性的离子所包围，直流感应电动势在两电极表面上形成固定的正负极性，引起被测流体介质电解，电极表面产生极化现象，形成极化电压。n s 图3．1极化电压的产生机理
本课题设计的恒磁式电磁流量传感器所产生的极化电压，在满管无流速的情况下，示波器所采集的传感器两电极上的极化电压信号如图3．2所示。从图中可以看出，该极化电压值在200mv左右，图(a)和图(b)的测量时间相差40分钟，它们的变化不稳定且有随机性。(a)电极上的初始极化电压10即ⅳ110聃u 12．5憾i l c¨i，i rut0 l$fli伊t．ei (b)一段时间后电极上的极化电压图3．2传感器电极上的极化电压
一般来说，反应流速的感应电动势非常微弱(一般为o．1mv／(1m／s))[31-33】， 是微伏级的电压，而极化电压可以达到上百毫伏，因此极化电压远远大于反应流速的感应电动势。而且，在电磁流量计实际测量过程中，受实验环境的影响， 两个电极上叠加了一系列的干扰信号。此外，极化电压也会对感应电动势产生影响。以上种种因素使得直接从较大的随机变化的极化电压中提取出微弱的感应电动势十分困难。
恒磁式电磁流量传感器采用永磁体产生励磁磁场，因而得到的反映流速的感应电动势较通电线圈励磁的电磁流量传感器大很多。但是，极化电压的值仍比感应电动势大一个数量级以上。因此，要从包含较大极化电压的电极电压信号中提取值相对较小的感应电动势，极化电压问题是亟需解决的首要问题。--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多信息请访问开封中仪网站：