在工業(yè)應(yīng)用中電磁流量計(jì)如何實(shí)現(xiàn)高精度

從煉油廠到自動(dòng)售貨機(jī)等工業(yè)應(yīng)用要求具有精確的溫度、壓力 和流量測(cè)量，以控制復(fù)雜以及簡單過程。例如，在食品行業(yè)，產(chǎn)品裝瓶和裝罐的流量精確控制會(huì)直接影響利潤，因此必須較大程度降低流量測(cè)量誤差。類似地，封閉運(yùn)輸應(yīng)用——比如石油工業(yè)中油罐和油罐車之間的原油和成品油交換——需要高精度測(cè)量。

電磁流量計(jì)也能提供無創(chuàng)檢測(cè)。這些設(shè)備可用于酸性、堿性和離子液體——這些液體的電導(dǎo)率范圍為 10 S/m至 10–6 S/m，并且可以是干凈、骯臟、腐蝕性、侵蝕性或粘性的液體或漿體，但不適用于碳?xì)浠衔锘驓怏w流量測(cè)量。它們能夠針對(duì)直徑小至大約 0.125 英寸、最大容量為 10 立方英尺的低流速和高流速提供相對(duì)較高的系統(tǒng)精度(0.2%)，并且哪怕在更低的流速下也能保持讀數(shù)的可重復(fù)性。它們可以測(cè)量雙向流量，即上游或下游。

電磁流量計(jì)采用法拉第電磁感應(yīng)定律，該定律指出，在磁場(chǎng)中移動(dòng)的導(dǎo)體將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。液體可看作導(dǎo)體；磁場(chǎng)由流管外的通電線圈產(chǎn)生。感應(yīng)電壓幅度直接與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度和導(dǎo)體類型、流管直徑以及磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。流過勵(lì)磁線圈的電流產(chǎn)生受控磁場(chǎng)。專用勵(lì)磁波形是電磁流量計(jì)的一個(gè)重要方面，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使用多種類型，包括低頻矩形波、電力線頻率正弦波、雙頻波和可編程脈沖寬度。

電磁流量計(jì)的勵(lì)磁電流相比其他流量測(cè)量技術(shù)而言非常大，其范圍為 125 mA至 250 mA，覆蓋線路供電式流量計(jì)的主要范圍。高達(dá) 500 mA或 1 A的電流將用于直徑更大的管道。圖 4所示電路可以產(chǎn)生精密 250 mA傳感器線圈勵(lì)磁。8 ppm/°C基準(zhǔn)電壓源ADR3412 提供實(shí)現(xiàn)電流偏置的 1.2 V設(shè)定點(diǎn)。雖然這種傳統(tǒng)的電流勵(lì)磁方法采用基準(zhǔn)電壓源、放大器和晶體管電路提供良好的低噪聲性能，但該方法由于經(jīng)過功率晶體管的電流和其兩端的電壓降都很大，因此功率損失極大。該方法需要使用散熱器，從而增加了系統(tǒng)成本和尺寸。具有開關(guān)模式電源的恒流源正成為更流行的傳感器線圈勵(lì)磁方法。功率更高的系統(tǒng)采用電流檢測(cè)診斷功能監(jiān)測(cè)隨負(fù)載、電源、時(shí)間和溫度變化的電流改變，同時(shí)還能檢測(cè)傳感器線圈開路。電極或檢測(cè)元件同樣也是重要的考慮因素。兩種主要的測(cè)量技術(shù)都是容性的，一種是電極安裝在管道外面；另一種更常見，即電極插入管道中，并由液體沖刷。

如果兩個(gè)電極采用相同的材料，并且具有相同的表面狀況，那么它們的電位應(yīng)當(dāng)相等。然而，事實(shí)上，極化電位會(huì)像低頻交流信號(hào)那樣緩慢波動(dòng)，因?yàn)榱黧w和電極之間存在物理摩擦或電化學(xué)效應(yīng)。任何失配都將表現(xiàn)為差模噪聲。偏置電壓與電極電位共同組成共模電壓，在第一級(jí)放大器輸入端產(chǎn)生幾百mV至大約1 V的共模電壓；因此，電子器件必須具有適當(dāng)?shù)墓材Ｒ种颇芰Α?/span>

ADI的高效率DC-DC調(diào)節(jié)器、集成式通信、高分辨率ADC、精密放大器以及高精度基準(zhǔn)電壓源可讓設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)新設(shè)計(jì)，并 獲得高于這些要求的性能。