以下將分析流速信號電壓的基本特征,以便電磁流量計轉換器對流速信號能夠有效地、針對性地放大、處理和數據采集等。
(1)頻率
流量信號是由勵磁磁場感應的,其電學特性與勵磁電壓各參量有關,既信號的頻率與勵磁頻率是一致的。從降低傳感器零點,保持穩定的角度出發,通常采用6.25Hz,甚至低到1Hz 的勵磁頻率；從降低流體極化電壓引起輸出擺動的角度出發,勵磁頻率在數十赫茲至100Hz；為降低低電導率時流動噪聲的影響,勵磁頻率可能達到 160Hz 。總而言之,電磁流量計的信號頻率都比較低,而且,當勵磁頻率一旦確定下來以后,信號頻率基本上不會改變。這就是說,轉換器的放大電路可以設計成具有選頻的低頻放大器,用以抑止各種高頻千擾,提高信噪比.
(2）相位和波形
流量信號與工作磁場的相位和波形基本一致,也就是說,流量信號與勵磁電壓的相位和波形基本一致．只是由于金屬測量管的渦電流以及勵磁線圈的電感和電阻產生的滯后作用,流量信號存在一定移相或者波形的前沿和后沿存在積分過程,這一相移或積分過程對于大口徑傳感器尤為明顯。
(3）幅度
流速信號的電壓幅度與兩電極的距離、磁感應強度以及流速大小成正比關系。通常感應信號的幅度都很小,一般流體流過傳感器流速lm/s時感應電動勢在lmV以下,甚至0.2mV以下。
(4）內阻
根據全電路歐姆定律,放大器的輸入電阻與信號源的內阻構成分壓電路,有限的放大器輸入電阻并不能將信號源的電壓全部加進放大器,一部分信號電壓將被降在信號的內阻上。為了減小信號電壓的損失,放大器的輸入電阻必須遠遠大于信號內阻,以減小內阻所引起的測量誤差。
對于點電極的電磁流量計流量信號內阻來說,如圖2-1所示,在絕緣襯里的傳感器測量管內壁,裝有一對接液電極．電極是圓盤狀,直徑為d,電極A和電極B 的距離（測量管直徑）為D(d<<D）。充滿導電液體的管道足夠長,電極所處介質的電導率s和介電常數e是均質的,對介質內的電流場不致有所改變。在這些假定條件下,電極實際上等于埋在各個方向具有無限深層的介質內。設兩電極間的電動勢為e,A電極的電位為＋e/2, B電極的電位為-e/2。從圖2-1可以看出,電流由A電極向介質散流匯集于B電極流出。電流流動時流過的截面在電極附近最小,以后離電極愈遠愈大。也就是說離電極愈遠電流密度愈小,因而電場強度也愈小。由此可見,在電流經過的途徑每單位長度上,介質對電流的電阻愈遠愈小．這樣,在計算傳感器信號內阻時,可以暫把流體的體電阻視為零,僅計算兩電極與介質相接觸的接觸電阻。為了計算方便,先把電極作為球體看待,設球體的半徑為r.一個帶電球體的電容c是：
帶電系統的電容c與同樣尺寸的帶電系統的電導g對應,按電工理論可得到(2-3）的換算關系。
(5）磁場變化影響
由原理公式可知,流量信號幅度不僅隨流速變化,也隨磁場強度變化而變化．這就是說,流量測量還需要考慮電磁流量計信號隨磁場強度變化的影響。所以勵磁電流要采用恒流源或者是對其進行補償． |
