电磁流量计的励磁方式及特点

直流励磁

电磁流量计在法拉第时代就采用直流励磁技术，它是利用永磁体或者直流电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，以形成恒定的直流磁场。直流励磁技术具有方法简单可靠、受工频干扰影响很小、流体中的自感现象可以忽略不计等特点。但也存在如下问题：

直流磁场所感应的直流信号电压，容易使流过测量管的电解质液体极化，电极上得到的是极化电压和信号电压的合成信号，极化电压随温度变化发生漂移，极难分离；

随着时间的延长，电极处聚集的离子层不断加厚，引起电极间内阻增加，流量信号减弱，即使电极采用极化电势很小的铂、金等贵重金属或其合金材料，常常也存在微弱的极化电势，同时仪表的制造成本也较高；

直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性问题难以获得很好解决，特别是在小流量测量时，信号放大器的直流稳定度难以保证。

如今直流励磁技术仅在原子能工业中用于电导率极高，而又不产生极化效应的液态金属流量的测量。

交流励磁

交流励磁是20世纪50～80年代的主要励磁方式，它利用工频(50Hz)电源给电磁流量传感器励磁绕组供电，其主要特点如下：

所产生的磁场为正弦波交变磁场，能够基本上消除电极表面的极化现象，大大降低直流干扰漂移对测量的影响；

流量信号为工频正弦波信号，易于放大处理；

励磁频率高，测量反映迅速，适用于测量浆液和脉动流。

交流励磁也会带来一系列的干扰：

因电磁感应产生的正交干扰，该干扰信号相位比流量信号滞后90°；

励磁信号频率越高，正交干扰越大，并且，正交干扰与流量信号无关，即使流量为零，该干扰依然存在；

电磁感应产生的同相干扰，该干扰信号同时出现在两个电极上，频率和相位与流量信号一致，幅度大小与流量无关，与励磁频率的平方成正比；

由于交流励磁的电磁感应，磁路、测量管和流体将产生涡流损失和磁滞损失，仪器功率损耗增加。

低频矩形波励磁

随着20世纪70年代集成电路和同步采样技术的发展，技术应运而生，直到今天仍然在电磁流量计中广泛使用。为了抑制工频干扰，低频矩形波励磁它的频率通常为工频的偶数分之一(一般为1／2到1／32)，在半个同期内，磁场是一恒定的直流磁场，从整个时间过程看，又是一个交变的磁场，是兼顾直流励磁和交流励磁两者优点的技术，其主要特点有：    

能消除直流励磁引起的极化现象；

能避免正弦波交流信号带来的正交干扰；

能抑制交流磁场在管壁和流体内产生的涡电流；

基本消除分布电容引起的工频干扰。

三值低频矩形波励磁

三值低频矩形波励磁和低频矩形波励磁一样，零点稳定性交好了，但响应速度变慢；另外测量浆液性流体时，会产生浆液噪声，使输出大幅波动，该尖状干扰噪声与励磁频率成反比。

三值低频矩形波励磁技术是在低频矩形波励磁技术的基础上，为了使电磁流量计更稳定而提出的一种励磁技术，其最大的特点就是过零时动态校正零点，有效地消除了流量信号的零点噪声，因而具有更优良的零点稳定性。三值低频矩形波励磁频率一般采用工频的1／8，通过正一零一负一零的周期性采样和处理，消除了零点噪声、工频干扰、极化电势等，同时进一步降低励磁功耗，使电磁流量测量仪更小型化。

高频矩形波励磁

针对浆液流体测量和高速响应性，应用高速控制、采样和存储技术，部分厂家研制出相对于低频(1／8～1／32的工频)的高频矩形波励磁，励磁频率一般在100Hz左右，医学上测量人体的血液流量测量仪可达400Hz，通过数据采集和软件处理来消除尖状干扰噪声，以改善浆液测量和高速响应的性能。高速矩形波励磁会失掉一些低频矩形波励磁的零点稳定性，只能适合特定的场合，同时，高频励磁引起传感器磁路的涡流损失和磁滞损失增加，因此磁性材料选择和磁路结构设计要求要高一些。

双频矩形波励磁

1988年7月，日本横河北辰电机株式会社在总结各种励磁技术特点的基础上，研究开发了一种高、低频矩形波调制波的励磁方式即双频矩形波励磁，它是低频矩形波励磁和高频矩形波励磁的结合，通常低频励磁频率为6.25Hz(工频的1／8)，它有助于提高零点的稳定性：高频励磁频率为75Hz，高频励磁降低了浆液产生的极化电压，减小输出抖动，因此双频矩形波励磁既有稳定的零点和优良的测试精度，又有很强的抗浆液噪声能力、响应速度快等优点。