以下將分析流速信號(hào)電壓的基本特征,以便電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器對流速信號(hào)能夠有效地、針對性地放大、處理和數(shù)據(jù)采集等。
(1)頻率
流量信號(hào)是由勵(lì)磁磁場感應(yīng)的,其電學(xué)特性與勵(lì)磁電壓各參量有關(guān),既信號(hào)的頻率與勵(lì)磁頻率是一致的。從降低傳感器零點(diǎn),保持穩(wěn)定的角度出發(fā),通常采用6.25Hz,甚至低到1Hz 的勵(lì)磁頻率；從降低流體極化電壓引起輸出擺動(dòng)的角度出發(fā),勵(lì)磁頻率在數(shù)十赫茲至100Hz；為降低低電導(dǎo)率時(shí)流動(dòng)噪聲的影響,勵(lì)磁頻率可能達(dá)到 160Hz 。總而言之,電磁流量計(jì)的信號(hào)頻率都比較低,而且,當(dāng)勵(lì)磁頻率一旦確定下來以后,信號(hào)頻率基本上不會(huì)改變。這就是說,轉(zhuǎn)換器的放大電路可以設(shè)計(jì)成具有選頻的低頻放大器,用以抑止各種高頻千擾,提高信噪比.
(2）相位和波形
流量信號(hào)與工作磁場的相位和波形基本一致,也就是說,流量信號(hào)與勵(lì)磁電壓的相位和波形基本一致．只是由于金屬測量管的渦電流以及勵(lì)磁線圈的電感和電阻產(chǎn)生的滯后作用,流量信號(hào)存在一定移相或者波形的前沿和后沿存在積分過程,這一相移或積分過程對于大口徑傳感器尤為明顯。
(3）幅度
流速信號(hào)的電壓幅度與兩電極的距離、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及流速大小成正比關(guān)系。通常感應(yīng)信號(hào)的幅度都很小,一般流體流過傳感器流速lm/s時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢在lmV以下,甚至0.2mV以下。
(4）內(nèi)阻
根據(jù)全電路歐姆定律,放大器的輸入電阻與信號(hào)源的內(nèi)阻構(gòu)成分壓電路,有限的放大器輸入電阻并不能將信號(hào)源的電壓全部加進(jìn)放大器,一部分信號(hào)電壓將被降在信號(hào)的內(nèi)阻上。為了減小信號(hào)電壓的損失,放大器的輸入電阻必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)內(nèi)阻,以減小內(nèi)阻所引起的測量誤差。
對于點(diǎn)電極的電磁流量計(jì)流量信號(hào)內(nèi)阻來說,如圖2-1所示,在絕緣襯里的傳感器測量管內(nèi)壁,裝有一對接液電極．電極是圓盤狀,直徑為d,電極A和電極B 的距離（測量管直徑）為D(d<<D）。充滿導(dǎo)電液體的管道足夠長,電極所處介質(zhì)的電導(dǎo)率s和介電常數(shù)e是均質(zhì)的,對介質(zhì)內(nèi)的電流場不致有所改變。在這些假定條件下,電極實(shí)際上等于埋在各個(gè)方向具有無限深層的介質(zhì)內(nèi)。設(shè)兩電極間的電動(dòng)勢為e,A電極的電位為＋e/2, B電極的電位為-e/2。從圖2-1可以看出,電流由A電極向介質(zhì)散流匯集于B電極流出。電流流動(dòng)時(shí)流過的截面在電極附近最小,以后離電極愈遠(yuǎn)愈大。也就是說離電極愈遠(yuǎn)電流密度愈小,因而電場強(qiáng)度也愈小。由此可見,在電流經(jīng)過的途徑每單位長度上,介質(zhì)對電流的電阻愈遠(yuǎn)愈�。@樣,在計(jì)算傳感器信號(hào)內(nèi)阻時(shí),可以暫把流體的體電阻視為零,僅計(jì)算兩電極與介質(zhì)相接觸的接觸電阻。為了計(jì)算方便,先把電極作為球體看待,設(shè)球體的半徑為r.一個(gè)帶電球體的電容c是：
帶電系統(tǒng)的電容c與同樣尺寸的帶電系統(tǒng)的電導(dǎo)g對應(yīng),按電工理論可得到(2-3）的換算關(guān)系。
(5）磁場變化影響
由原理公式可知,流量信號(hào)幅度不僅隨流速變化,也隨磁場強(qiáng)度變化而變化．這就是說,流量測量還需要考慮電磁流量計(jì)信號(hào)隨磁場強(qiáng)度變化的影響。所以勵(lì)磁電流要采用恒流源或者是對其進(jìn)行補(bǔ)償． |
