电磁流量计是一种基于法拉第电磁感应定律测量导电液体体积流量的仪表,被广泛应用于工业生产和市政工程等领域。现阶段电磁流量计多采用矩形波励磁,励磁频率普遍不高。固液两相流测量时,固体颗粒碰撞电极产生一种1/f分布的非平稳浆液干扰,导致传统低频励磁电磁流量计无法准确测量。正弦波励磁电磁流量计,因不需要励磁平稳段提取流量信号,可适当提高励磁频率,提升浆液流量测量时的信噪比。国外企业推出了可以进行浆液流量测量的高频正弦波励磁电磁流量计,但是没有披露具体技术细节,国内正弦波励磁电磁流量计普遍采用工频或低频励磁,测量精度不高。为了研制一款高性能高频正弦波励磁电磁流量计,本文开展了以下研究工作:(1)研制基于LCR串联谐振的励磁驱动模块。分析传感器励磁线圈模型,根据励磁线圈的感性特性,在励磁回路中串联电容使励磁回路工作在谐振状态,降低励磁回路的功耗。采用电流源激励,避免励磁系统受温度等环境因素的影响,增强励磁系统的抗干扰能力。(2)研制高频正弦波励磁的高性能信号调理采集模块。对输入传感器电极信号、励磁电流信号和线圈电压信号先进行差分放大和四阶低通滤波,再通过24位ADC进行高精度采样。(3)研制基于DSP的信号处理与控制模块。采用TMS320F28335 DSP作为数字处理与控制核心,保证复杂流量算法运算的实时性。外扩SARAM存储电路,满足数据存储的需要。为考察所研制高频正弦波励磁电磁流量测量系统的性能,将其匹配DN40传感器,分别开展流速模拟器标定实验和水流量标定实验。流速模拟器标定结果表明:励磁频率75Hz,流速0.2m/s～5.0m/s时,误差在±0.5%范围内,重复性不高于0.1,满足0.5级测量精度。水流量标定结果表明:励磁频率75Hz,流速0.5m/s～5.0m/s时,误差在±0.5%范围内,重复性不高于0.1,准确度等级达到0.5级。励磁频率125Hz,流速0.5m/s～5.0m/s时,误差在±0.5%范围内,重复性不高于0.15,准确度等级达到0.5级。励磁频率243Hz,流速0.5m/s时,误差在±2%范围内,重复性不高于0.6;流速1.0m/s～5.0m/s时,误差在±0.5%范围内,重复性不高于0.1。