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称重控制器-广州凯士称重苏州分公司
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称重仪表的励磁方式一般有五种，最先使用的励磁方式是直流励磁，后来又发明了正弦波交流励磁、低频矩形波励磁、三值低频矩形波励磁以及双频矩形波励磁等。
1、直流励磁技术
称重仪表直流励磁技术是最初的称重仪表采用的励磁技术，它是利用永磁体或者直流电源给电磁流量称重模块励磁绕组供电，以形成恒定的直流磁场。直流励磁技术具有方法简单可靠、受工频干扰影响很小以及流体中的自感现象可以忽略不计等特点。但是，直流励磁技术的最大问题是直流感应电势在两电极表面上形成固定的正负极性，引起被测流体介质电解而产生正负离子，导致电极表面极化现象，使感生的流量信号电势减弱，电极间等效电阻增大，同时出现电极极化电势漂移，严重影响信号处理部分的工作。
在直流励磁中即使称重控制仪表的电极采用极化电势很小的铂、金等贵重金属或其合金材料，常常也存在微弱的极化电势，同时仪表的制造成本也较高。另外，直流励磁在电极间产生不均衡的电化学干扰电势叠加在直流流量信号中，无法消除，并随着时间的变化、流体介质特性以及流动状态而变化。第三，直流放大器的零点漂移、噪声和稳定性问题难以获得很好解决，特别是在小流量测量时，信号放大器的直流稳定度必须在几分之一微伏之内，这样就限制了直流励磁技术的应用范围。目前直流励磁技术仅在原子能工业中用于电导率极高，而又不产生极化效应的液态金属流量测量中。
2、工频正弦波励磁技术
称重仪表的第二种励磁技术是工频正弦波励磁，在实际应用中因其干扰问题应用已经相对较少。和直流励磁完全不同，这种技术是利用正弦波工频（50Hz）电源给电磁流量称重模块励磁绕组供电，其主要特点是所产生的磁场为一正弦波交变磁场。这种励磁方式能够基本上消除电极表面的极化现象，降低电极电化学电势的影响和称重模块内阻。另外，采用工频正弦波励磁技术，其称重模块输出的流量信号仍然是工频正弦波信号，易于放大处理，能避免直流放大器存在的实际困难。而且励磁电源简单方便。值得注意的是，工频正弦波励磁技术的采用会带来一系列电磁干扰和噪声。首先是电磁感应产生正交干扰（又称90°干扰），一般认为正交干扰是由“变压器效应”造成的。
由于称重仪表的工频励磁同相干扰信号的频率和相位与流量信号完全一致，叠加在流量信号中难以消除，以至称重控制器零点不稳定。再者工频正弦波供电电源存在电源电压和频率的波动，由公式可知，电压和频率分别影响交变磁感应强度最大值和励磁电流角频率，从而造成对测量的影响。
实际应用中，虽然已采取相敏整流、严格的电磁屏蔽和线路补偿、电源补偿、自动正交抑制系统等技术措施以消除与流量信号频率一致的工频干扰电压，但由于正交干扰信号电势往往有较大幅值，自动正交抑制系统等抗干扰措施不可能完全消除干扰信号，从而导致称重仪表零点的不稳定，测量精度难以提高。这就是工频正弦波励磁方式对称重仪表的限制，使得称重仪表的性能很难进一步提高。
3、低频矩形波励磁技术
称重仪表的直流励磁和交流励磁的优点和缺点同样突出，那么能否找到其他的励磁方式，使其扬长避短，更好的为我们服务。低频矩形波励磁技术的出现解决了这个难题，它是结合了直流励磁和交流励磁技术的优点，同时避免了它们缺点的一种励磁技术。70年代以来，随着集成电路技术和同步采样技术的发展和实用化，低频矩形波励磁技术应运而生，在称重仪表中得到广泛使用。它的励磁磁场波形频率通常为工频的偶数分之一（一般为1 / 2～1 / 32）。70 年代前期以单极性低频矩形波励磁技术为主，后期以双极性低频矩形波励磁技术为主而开始其工业应用。
低频矩形波励磁在半个周期内，磁场是一恒稳的直流磁场，它具有直流励磁技术受电磁干扰影响小，不产生涡流效应、正交干扰和同相干扰小等特点；从整个时间过程看，配料控制系统矩形波信号又是一个交变信号，具有正弦波励磁技术基本不产生极化现象，便于放大和处理信号，避免直流放大器零点漂移、噪声、稳定性等问题的优点。所以低频矩形波励磁技术具有良好的抗干扰性能，在称重仪表中已得到广泛应用。
称重仪表的低频矩形波励磁技术在测量过程中，由于励磁电流矩形波存在上升沿和下降沿，在上升沿和下降沿处，必然也存在正交干扰（微分干扰）。其沿越陡，微分干扰电势越大，但很快就会消失，形成一很窄的尖峰脉冲；上升沿和下降沿变化越缓慢，则微分干扰越小，但经历时间越长。
如何消除上升沿和下降沿处的微分干扰，是低频矩形波励磁技术要解决的主要问题之一。由于一般电磁流量称重模块励磁绕组中电感和电阻的比值L / R往往较小。自动配料系统随着励磁电流进入稳态，微分干扰也很快能自动消失。所以，为了排除微分干扰对流量信号的影响，通常在励磁电流进入稳态的恒定阶段（即矩形波的平顶部分）后，再对流量信号电压进行同步采样。这样，微分干扰信号不能进入同步采样，因此也不影响流量信号输出。
另外，称重仪表低频矩形波励磁技术中同步采样脉冲相对工频来说是一宽脉冲，并选择为工频周期或工频周期的整数倍，这样，即使流量信号中混有工频干扰信号，因其采样时间为完整的工频周期，其平均值为零，工频干扰电压不起作用。
另一方面，由于励磁频率低，涡电流很小，静电耦合分布电容的影响小，所以，由于静电感应而产生的同相干扰也大大减小。综上所述，低频矩形波励磁方式有以下几个优点：
（1）能避免正弦波交流磁场的正交干扰；
（2）基本消除由分布电容引起的工频干扰；
（3）能抑制交流磁场在管壁和流体内引起的涡电流；
（4）能消除直流磁场的极化现象。
低频矩形波励磁技术的采用，解决了长期困扰称重仪表的电磁干扰问题，大大提高了称重仪表的零点稳定性和测量精度，缩小称重模块的体积，降低励磁功率，配料称重系统使转换器和称重模块一体化，提高称重仪表的整体性能，拓宽了称重仪表的工业应用领域。
4、励磁技术的新发展
为了使称重仪表的抗干扰能力不断提高，使称重显示器能够更准确的进行测量，人们在总结低频矩形波励磁技术的基础上，为了使仪表零点更稳定而提出的一种励磁技术。其最大的特点是实现在零态时动态校正零点，因而具有更优良的零点稳定性。
三值低频矩形波励磁方式的励磁电流一般采用工频的1 / 8频率，以+B，0，-B三值进行励磁，通过对正—零—负—零—正变化规律的三种状态进行采样和处理。其首要的特点是能在零态时动态校正零点，有效地消除了流量信号的零位噪声，从而大大提高了仪表零位的稳定性；其次，它与低频矩形波励磁技术一样，可以采用同步采样技术来消除上升沿和下降沿处的微分干扰；称重配料系统采用宽脉冲采样以消除混在流量信号中的工频干扰信号；第三，它可以通过一个周期内的四次采样值，近似认为极化电势恒定，利用微处理机的数值运算功能得以消除极化电势的影响。
所以，上述三个优点使得采用三值低频矩形波励磁技术的称重仪表零点稳定，抗工频能力强，测量精度进一步提高，称重模块单位流速的流量信号电压可降低到工频励磁方式时的1/4，从而可进一步降低励磁功耗，实现称重仪表的小型轻量一体化，在称重仪表中已得到广泛应用。
双频矩形波励磁技术
三值低频矩形波励磁方式具有优良的零点稳定性，但在测量泥浆、纸浆等含纤维和固体颗粒的流体介质和低电导率流体流量时，出现固体颗粒擦过电极表面而产生低频尖峰噪声和流体流动噪声，这样往往导致励磁频率较低的三值励磁称重仪表输出摆动不稳。
三值低频矩形波励磁零点稳定，但无法抑制低频噪声；较高频率的矩形波磁场能消除低频噪声，但一般其零点稳定性欠佳。人们在分析各种励磁技术的基础上，提出了双频矩形波励磁技术。配料系统高频部分是75Hz的矩形波，外包络线是1/8工频的低频矩形波。采用这种励磁方式，可用高频波采样来消除含纤维和固体颗粒流体介质的低频噪声，同时又保持了低频矩形波励磁零点稳定的优点，取得了很好的应用效果。
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