一种用于电容式电磁流量计的励磁系统研制

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电容式电磁流量计从根本上解决了电极表面附着、腐蚀和摩擦等问题，对低电导率流体 、泥浆混入型流体和附着型流体实现了可靠检测，拓展了电磁流量计在石油、化T和冶炼等行业的应用 ～。随着国内T业的发展，近年来电容式电磁流量计的年需求量近上万台，且平均年增长率高于 10% ，而当前国内市场上仅有 日本横河与德国科隆的产品，且价格昂贵，对电容式电磁流量计在国内的推广及应用形成-定阻碍。因此对电容式电磁流量计及其相关技术进行研究 ，加快其产品化与本土化的步伐对我国仪器仪表行业有重要的理论意义与商业价值。

由于电容式电磁流量计通过非接触式电极耦合流体的感应电场信号，具有流量信号信噪比低 .噪声信号类型复杂和传感器内阻高等特点，相对于电极式电磁流量计研发难度 大 。针对 以上 问题，Appel E、Izumi K与Harada Y从传感器结构方面着手，分别采用全屏蔽梳状电极 ，减小信号检出导线回路面积与采用高介电常数材料衬里等措施提高流量信号的信噪比 。在励磁方式的研究方面，Matsunaga Y通过双频励磁技术，在实现两相导电液与低导 电液体测量的同时兼顾 了零点稳定性 ；Nakatani H通过频率特性校正滤波电路对励磁电流进行放大从而缩短微分干扰的作用时间 。对于检出方式，Cushing V采用 自举电路提高前置运放输入阻抗获得传感器电压信号，同时通过快速采样预测微分干扰数值并加以消除 ；Harada Y利用 ]FET的高输入阻抗特性改良前置运放，更好地克服传感器的高内阻，拓展了可检测流体电导率下限 ；卢国峰通过旋转电容滤波器”对矩形波励磁下流量信号进行相关性滤波，有效地提高了信号处理部分的噪声抑制能力 。然而，以上研究无法从根本上解决增加励磁磁场提高感应电压与降低磁场抑制微分干扰与同向干扰之间的矛盾 。首先，实际-体化仪表产品的壳体内空间狭小，信号处理部分与励磁系统在空间上十分接近，整个信号处理部分的布线不可能完全与磁场方向平行 ；其次，信号处理部分与励磁部分间干扰耦合途径复杂，励磁系统所用的励磁电压(大于24 V)远高于流量信号电压幅值(小于 1 mV)，前者对后者的干扰无法通过屏蔽与隔离完全消除。因此从源头上抑制微分干扰与同向干扰，是提高信噪比的最佳途径。

励磁系统是励磁方法的具体实现，作为电容式电磁流量计产品的核心部分，是测管内产生感应 电场的基础 ，同时又是微分干扰与同向干扰的根源 ，而且励磁频率与流动噪声密切相关 ，因此在提高励磁系统的输出电流与励磁频率的同时，减小微分干扰、同向干扰对流量信号的影响是电容式电磁流量计实现产品化的必要条件。由于矩形励磁相对于正