电磁流量计低频三值梯形波励磁方法的研究

论文摘要

电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律的速度式流量计。目前，国内外厂家普遍采用低频矩形波励磁方式。此种励磁方式克服了直流励磁产生的电极极化效应，以及工频正弦波励磁方式产生的正交干扰影响，因此得到了广泛的应用。但是，由于矩形波励磁方式存在电平突变，使得励磁线圈中的磁场强度变化率dB／dt过高，引入强烈的微分干扰和同相干扰，而且以上两种干扰的幅值和流速无关，导致在小流速测量阶段，传感器输出信号的信噪比明显降低，使得流量计零点稳定性差和测量准确度下降。 梯形波励磁方式，使得电平变化趋于平缓，可以明显降低dB／dt，减小微分干扰和同相干扰的影响，而且三值励磁方式，可以通过零值励磁阶段的感应电动势动态补偿零点漂移，进一步提高零点稳定性和测量准确度。 本文基于以上的认识，研制了基于低频三值梯形波励磁方式的电磁流量计样机。具体进行了以下工作： (1) 通过查阅国内外相关文献，详细介绍了电磁流量计的基本原理、发展历史及现状； (2) 研制了采用低频三值梯形波作为励磁方式的基于MSP430单片机的电磁流量计样机，并可根据试验需要而改变励磁波形、频率及采样方式等； (3) 对低频三值梯形波励磁方式进行了试验比较，通过与低频三值矩形波励磁方式进行对比试验和三值梯形波励磁方式的不同励磁频率、不同斜边与平台阶段励磁时间比例及与累计流量实验结果的比较分析，验证了三值梯形波励磁方式的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 电磁流量计综述
• 1.2.1 法拉第电磁感应定律
• 1.2.2 电磁流量传感器的基本原理
• 1.2.3 电磁流量计特点
• 1.2.4 电磁流量计近期研究热点
• 1.3 电磁流量计励磁技术
• 1.3.1 直流励磁
• 1.3.2 工频正弦波励磁
• 1.3.3 低频矩形波励磁
• 1.3.4 低频三值矩形波励磁
• 1.3.5 双频矩形波励磁
• 1.3.6 励磁方式小结
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 低频三值梯形波励磁方式
• 2.1 流速信号
• 2.1.1 频率
• 2.1.2 相位和波形
• 2.1.3 幅度
• 2.1.4 内阻
• 2.2 微分干扰和同相干扰
• 2.2.1 微分干扰
• 2.2.2 同相干扰
• 2.3 低频三值梯形波励磁方式
• 第三章 基于低频三值梯形波励磁的测量系统研制
• 3.1 测量系统硬件基本结构
• 3.2 电源系统
• 3.3 单片机系统
• 3.4 励磁电路
• 3.5 信号处理电路
• 3.6 采样方式
• 3.7 测量系统软件
• 第四章 实验及结果
• 4.1 实验装置
• 4.2 对比实验
• 4.2.1 标定方法
• 4.2.2 低频矩形波励磁与低频梯形波励磁对比实验
• 4.2.3 梯形波励磁频率对比实验
• 4.2.4 低频三值梯形波励磁最佳时间比率实验
• 4.2.5 累积流量实验
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢