以下将分析流速信号电压的基本特征,以便电磁流量计转换器对流速信号能够有效地、针对性地放大、处理和数据采集等。
(1)频率
流量信号是由励磁磁场感应的,其电学特性与励磁电压各参量有关,既信号的频率与励磁频率是一致的。从降低传感器零点,保持稳定的角度出发,通常采用6.25Hz,甚至低到1Hz 的励磁频率；从降低流体极化电压引起输出摆动的角度出发,励磁频率在数十赫兹至100Hz；为降低低电导率时流动噪声的影响,励磁频率可能达到 160Hz 。总而言之,电磁流量计的信号频率都比较低,而且,当励磁频率一旦确定下来以后,信号频率基本上不会改变。这就是说,转换器的放大电路可以设计成具有选频的低频放大器,用以抑止各种高频千扰,提高信噪比.
(2）相位和波形
流量信号与工作磁场的相位和波形基本一致,也就是说,流量信号与励磁电压的相位和波形基本一致．只是由于金属测量管的涡电流以及励磁线圈的电感和电阻产生的滞后作用,流量信号存在一定移相或者波形的前沿和后沿存在积分过程,这一相移或积分过程对于大口径传感器尤为明显。
(3）幅度
流速信号的电压幅度与两电极的距离、磁感应强度以及流速大小成正比关系。通常感应信号的幅度都很小,一般流体流过传感器流速lm/s时感应电动势在lmV以下,甚至0.2mV以下。
(4）内阻
根据全电路欧姆定律,放大器的输入电阻与信号源的内阻构成分压电路,有限的放大器输入电阻并不能将信号源的电压全部加进放大器,一部分信号电压将被降在信号的内阻上。为了减小信号电压的损失,放大器的输入电阻必须远远大于信号内阻,以减小内阻所引起的测量误差。
对于点电极的电磁流量计流量信号内阻来说,如图2-1所示,在绝缘衬里的传感器测量管内壁,装有一对接液电极．电极是圆盘状,直径为d,电极A和电极B 的距离（测量管直径）为D(d<<D）。充满导电液体的管道足够长,电极所处介质的电导率s和介电常数e是均质的,对介质内的电流场不致有所改变。在这些假定条件下,电极实际上等于埋在各个方向具有无限深层的介质内。设两电极间的电动势为e,A电极的电位为＋e/2, B电极的电位为-e/2。从图2-1可以看出,电流由A电极向介质散流汇集于B电极流出。电流流动时流过的截面在电极附近最小,以后离电极愈远愈大。也就是说离电极愈远电流密度愈小,因而电场强度也愈小。由此可见,在电流经过的途径每单位长度上,介质对电流的电阻愈远愈小．这样,在计算传感器信号内阻时,可以暂把流体的体电阻视为零,仅计算两电极与介质相接触的接触电阻。为了计算方便,先把电极作为球体看待,设球体的半径为r.一个带电球体的电容c是：
带电系统的电容c与同样尺寸的带电系统的电导g对应,按电工理论可得到(2-3）的换算关系。
(5）磁场变化影响
由原理公式可知,流量信号幅度不仅随流速变化,也随磁场强度变化而变化．这就是说,流量测量还需要考虑电磁流量计信号随磁场强度变化的影响。所以励磁电流要采用恒流源或者是对其进行补偿． |
