浙江大学
硕士学½论文
电磁流量计½频正弦波励磁方法的研究
姓名：王俭
申请学½级别：硕士
专业：检测技术与自动化装½
指导教师：张宏建;周洪亮
20060301
浙江人学豫土学½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。电磁流量汁的励磁
方式很多，也各有各的优缺点。目前，½内外厂家普遍采用½频矩½波励磁方式，
½正弦波励磁方式也有应用。然而在正弦波励磁方式下，电磁感应产生的微分干
扰（又称为变压器效应），其干扰幅值与频率成正比，午只½比流量信号滞后９００，
而且实际中一般又远远大于流量信号，所以如½克服微分干扰电势的½响是正弦
波励磁技术的主要难题。现有的正弦波励磁下的抗干扰技术复杂且并不可靠，难
以保证流量计的零点稳定性和精度，这也正是正弦波励磁技术退出主流行列的原
因。
针对这一情况，为提高正弦波励磁下的抗干扰技术，提高仪表性½，½者采
用了新型的信号处理方法，即把线圈内的励磁电流信号‘½两电极输出的流量信号
相乘，所得乘积的直流成分和流量呈正比。采用这样的处理手段，在任½流速下
（包括零点），微分干扰与励磁电流信号相乘后½会被½为交流量滤去，它将不
再½响测量结果，这就减小了微分干扰的½响，提高了流量计零点稳定性和测量
准确度。
本文基于以上的认识，研制了基于½频正弦波的励磁方式的电磁流量计样
机。具½进行了以下工½：
（１）通过查阅½内外相关文献，详细了解电磁流量计的基本原理、发展
历史及现状的基础上提出了正弦波励磁方式下的新型的信号处理方法；
（２）把½者设计的信号处理方法在电路上得以实现，研制了采用½频正弦
波½为励磁方式的基于ＭＳＰ４３０单片机的电磁流量计样机：
（３）对½频正弦波励磁方式进行了试验比较，通过½频正弦波励磁方式的
一１½同励磁频率之问和不同采样方式之间的瞬时流量和累计流量的对比，研究并验
证了½频正弦波励磁方式的优越性。
关键词：电磁流量计、½频正弦波励磁、励磁方式
浙江大学硕１．学化论史
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浙江大学颂十学½论文
第一章概述
摘要：本章首先介绍了电磁流量计的发展历史，接着介绍了其特点和技术进步的情况，
然后在分析了电磁流量计励磁技术的基础上，针‘对其不足之处提出了本文的主要研究内容。
１．１引言曲¨”¨删
流量与温度、压力、物½等的测量同为热工量测量，是１二农业生产过程控制
中的重要的测定参数之一。流量测量与人们的日常生活有着密不呵分的关系。因
此，½为流量测量的流量计，应用范围很广。其应用遍及钢铁、冶金、给水、排
水、石油、化工、食品、医疗、环保、航空、航海、航天、农业、灌溉等部门。
然而，就对流½流量的检测而言，要比温度、压力等其它参数检测困难得多。
其原因在于，流量这个参数受输送流½的工½条件如压力、温度、流½状态、流
½的种类、½状等参数的½响。要达到正确测量的目的，必须采用不同的测量仪
表和不同的补偿措½。这就是说，流量计的种类和品种是½１分繁多的。例如，考
虑到测量不同的流½状态，则有气½、水、蒸气、油等４½同的流量计。同样是液
½测量，½用的流量计也有不同。譬如，½用电磁流量计・玎以测量导电液½流量，
½随着液½导电性质不同，液态金属流量测量需要½用直流磁场或½频电磁流量
汁；½电导率液½测量要用电容型电磁流量计等等。因此，研究和½用流量计相
对于其他检测仪表要困难得多。只有结合具½测量的流量对象和测量目的，针对
性地选择合适的流量计，才½合理、经济、可靠、准确地进行有效的流量测量。
流量测量属于检测技术领域的内容。现代½＝业中的流量测量，采用了各种各
样的方法，应用于各种不同的场合和各种不同的测量目的。这些测量方法基于多
种不同的测量原理，利用各种不同的输出信号变化来反映流½的变化。
通常，依其测量原理，将流量测量方法分成四大类：
（１）利用伯努利方程原理来测量流量的流量计是以输出流½差压信号来反
映流量；
（２）利用测量流速来得到流量的称为速度式流量测量方法：
（３）利用一个一个标准小容秘连续地测量流量的测馒方法称为容积式流量
浙江人学硕士学½论文
测量方法；
（４）以测量流½质量流量为目的的流量测量方法‘½仪表称为质量流量流量
测量方法和质量流量计。
利用电磁感应原理测量流量是众多流量测量方法中最普遍的方法之一。它½
够测量多种½状流道内导电液½的流速和流量，属于速度式流量计，是基于法拉
第电磁感应定律的测量导电性流½流量的检测仪表。
电磁流量计随着电子技术的进步而迅速发展。上世纪５０年代初，电磁流量
计就己实现了工业化应用，成为首先进入成熟应用的新一代仪表，近年来世晃范
围约占工业流量仪表的１５％，½内市场的５％。它可在多种流型下进行流½流量
测量。与其他流量测量仪表相比，电磁流量计具有一些突出的优点，例如，无可
动部件，无阻碍被介质流动的节流部件，对被测流½的流动不产生附加压力损失，
而仅有这管段的沿程阻力：测量有导电性的介质的流量，而不受其温度、黏度、
密度、压力等物理参数的½响；无机械惯性，反映灵敏，可测瞬时脉动流量：直
线性½，测量准确度高，测量范围½，耐腐蚀性½强等等，因此在众多的流量仪
表中，电磁流量计成为发展最快的流量仪表之。其应用已遍及农业、½防、科
研各部门。可阻预料，在今后工农业生产高度自动化、高度信息化的发展中，在
迫切需要节½和保护环境的情况下，电磁流量计将会有更大更快的发展。
１．１．１电磁流量计发展史。帕
电磁感应定律是１８３１年英½物理学家法拉第发现的，１８３２年他期望利用地
球的地磁场来测量英½泰晤士河水的½汐和流量，½是由于电化学反应、热电效
应等原因试验失败了。这也是世界上最早的一次电磁流量汁的试验。
史密斯和斯皮雷安在１９１７年得到了应用电磁感应的原理制造船舶测速仪的
二号利，并推荐½用交流的励磁方式来克服水的极化½响，丌辟了电磁流量计在海
洋学上的应片½。
１９３２年，生物学家Ａ．Ｋ½½½½在Ｆ½½½½的建议Ｉ－，第一个成功地完成了圆½管
道的电磁流量计，可用来测量和记½瞬时动脉血液流量。
１９５４年，Ｆ½½½½½公司推出了世界上第－爪电磁流量讨产品。１９５５年，同本
也制成了电磁流量计，几乎同时前苏联、英½、静西德也相继试制成功。
２０髓纪８０年代以来，微电子技术和计算机技术的迅猛发展，½电磁流量计
２
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