電磁流量計是本世紀五、六十年代發(fā)展并逐步完善起來(lái)的流量?jì)x表。隨著(zhù)電子技術(shù)和微電子領(lǐng)域的發(fā)展，低電壓微功耗大規模集成電路的出現，給電磁流量計的應用帶來(lái)又一個(gè)廣闊的前景。
本文分析和研究國外一種低電壓微功耗電池供電電磁流量計的測量原理，主要有以下幾個(gè)方面：
a. 低電壓微功耗電磁流量計的理論依據；
b. 低電壓微功耗電磁流量計的變送器結構設計；
c. 低電壓微功耗電磁流量計校驗分析。
1 工作原理
根據法拉第電磁感應定律，當導體在磁場(chǎng)中運動(dòng)切割磁力線(xiàn)時(shí)，在導體的兩端即產(chǎn)生感生電勢e，如果B，L，V三者互相垂直；
則：e＝BLV；（B，L，V分別為磁場(chǎng)磁感應強度、導體的長(cháng)度和運動(dòng)速度）
應用于電磁流量計則有：（D為管道直徑）則體積流量Ｑv可表示為：
由上式可見(jiàn)，體積流量Qv與感應電動(dòng)勢e和測量管內徑D成線(xiàn)性關(guān)系，與磁場(chǎng)的磁感應強度B成反比，與其它物理參數無(wú)關(guān)。這就是電磁流量計測量導電液體體積流量的原理（見(jiàn)圖1）。
電磁流量計的主要特點(diǎn)：變送器結構簡(jiǎn)單，沒(méi)有可動(dòng)部件；在測量過(guò)程中，不受被測介質(zhì)溫度、粘度、密度以及電導率（在一定范圍內）的影響；量程范圍極寬，并只與被測介質(zhì)的平均流速成正比，而與軸對稱(chēng)分布下的流動(dòng)狀態(tài)（層流、湍流）無(wú)關(guān)，而且反應靈敏，線(xiàn)性好。
可以看出，將電磁流量計進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成為低電壓微功耗電磁流量計是適宜的。但在低電壓微功耗狀態(tài)下，一般采用電池供電，這樣就需解決勵磁電路系統功耗大的問(wèn)題，一方面要求減少勵磁電路系統功耗，另一方面要求得到足夠的流量信號（感應電動(dòng)勢e）。要滿(mǎn)足這些要求必須在設計中解決好勵磁電路系統的變送器結構問(wèn)題。
2 勵磁電路系統變送器結構分析
電磁流量計變送器主要由測量導管、勵磁系統、電極及干擾調整機構等部分構成。為了使傳感器穩定可靠地工作，準確地感受流量信號，結構上必須認真考慮。
為了減少勵磁線(xiàn)圈消耗太多的電能，根據勵磁線(xiàn)圈磁場(chǎng)原理，制作了特殊的結構。選用的超高導磁率鐵氧體作為勵磁線(xiàn)圈鐵芯（超高導磁率鎳鋅NiZn鐵氧體μi>12000）（圖2）。
3 勵磁信號的處理方法
電磁流量計的磁場(chǎng)是通過(guò)勵磁線(xiàn)圈來(lái)獲得的。目前采用三值低頻方波勵磁形式（見(jiàn)圖3）。
低電壓微功耗電磁流量計，采用了精度很高的雙積分模數轉換，對各種尖脈沖及交流工頻干擾有很好的消除作用。特別是在勵磁方面采用零點(diǎn)穩定性好、抗工頻*力強的三值低頻方波，它能夠很好地減弱正負周期之間所產(chǎn)生的相互干擾問(wèn)題，另外該流量計為了降低功耗借助勵磁涌流增強勵磁磁場(chǎng)強度，達到三值低頻方波勵磁的性能和效果。
4 流量信號處理方法
1）流量計采用日本日立公司生產(chǎn)的6B68-0031低電壓微功耗大規模集成電路MPU（MicroProcessorUnit）微處理器，作為*控制器設計方案，芯片中的CPU控制整個(gè)儀表的運行，與74HC02A和SL130組合，完成對流量信號的運算與存儲和控制勵磁信號功能等；輸出端有儀表模擬信號（電流信號）輸出和頻率輸出等功能。
2）計算機內部CPU*處理器對數據信號進(jìn)行處理，控制軟件支持并對流量數據進(jìn)行運算和控制。測量管段中的電極接收到的感生電動(dòng)勢e，首先經(jīng)過(guò)可變增益前置放大器對接收到的微弱信號進(jìn)行放大，然后進(jìn)行*級信號放大，放大了的信號經(jīng)過(guò)A/D轉換進(jìn)入CPU微處理器，同時(shí)把處理的流量數據結果送至顯示器進(jìn)行顯示量值，另外在智能化設計中CPU微處理器對外I/O接口電路中，以脈沖信號和數字信號（數據流）進(jìn)行遠程數據傳輸。
5 電磁流量計校驗情況分析
依據該產(chǎn)品（DN100）的技術(shù)參數聲明，參照水表及電磁流量計檢定規程，分別在實(shí)驗室及該產(chǎn)品安裝后的使用現場(chǎng)對其進(jìn)行校驗。
在實(shí)驗室，使用容積式水流量標準裝置（標準金屬量器準確度為0。2級）進(jìn)行校準，在使用現場(chǎng)，使用1。5級進(jìn)口便攜式超聲波流量計（經(jīng)國家水大流量檢測站校準）進(jìn)行比對，實(shí)驗數據見(jiàn)表1，示值誤差滿(mǎn)足其說(shuō)明書(shū)聲明允許誤差，如圖4。
6 結論
通過(guò)對該流量計分析可以看出，以往大多數電磁流量?jì)x表都是以220V交流供電。隨著(zhù)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，環(huán)境保護和節約能源的需要，在眾多流量測量?jì)x表中，電池供電的電磁流量計，有其*的優(yōu)勢，硬件和軟件設計都不同于交流供電的電磁流量計，是流體力學(xué)理論和電子技術(shù)的成功結合，使儀表的設計更合理、性能更*、測量更，未來(lái)必將引起人們更大的重視。
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