消（xiāo）防水（shuǐ）池補水流量計（jì）勵磁係統研製的實驗與測試
點擊次數：2122 發布時間：2021-09-04 02:50:31
摘要：為了提高方波（bō）勵磁頻率，以便在漿液測量中克服漿液噪聲的影響，提出基於能（néng）量回饋和電流（liú）旁路的消防（fáng）水池補水流量計高低壓勵磁控製方案。通過采用（yòng）高低壓切換的方式，加快方波勵磁過程中勵磁電流的恒流控製響應速度；引入電流旁路電路，實現勵磁電流的響應超調；采用能量回饋電路（lù）降低電路能耗（hào）。經實驗驗證，該（gāi）勵磁係統能夠顯著加快勵磁電流的（de）響應速度，恒流控製響應速度提升400%，勵磁電（diàn）路工作穩定可靠，勵磁恒流控製精度高（gāo），係統的能量回饋電（diàn）路效率達78.2%。
1、引言
目前，消防水池補水流量計大多（duō）采用（yòng）低頻矩形（xíng）波勵（lì）磁方（fāng）式，以使傳感器輸出信號獲（huò）得較長時間的平穩段，保證其測量精度。當測量漿液流量時，由於（yú）漿液中的固體顆粒劃過電（diàn）*表麵，導致傳感器輸出信號跳變，該跳變即為（wéi）漿液（yè）噪聲。研究發現，漿液噪聲的特（tè）性滿足1/f分布。所以，為了減小（xiǎo）漿液噪聲對輸出信號的影響，要求提高（gāo）勵磁頻率。然（rán）而，由於消（xiāo）防水池補水流量計的勵磁線圈為感性負載，提高勵磁頻率將會造成勵（lì）磁（cí）電流在半勵磁周期內的穩定段變短，不（bú）利於流量的測量。特別是當（dāng）勵磁線圈的電感值較大時，若提（tí）高勵磁頻率，就有可（kě）能使勵磁（cí）電流無法進入穩態，從而無法進行流量的測量（liàng）。國外大多（duō）采用PWM反饋控製或在H橋（qiáo）低端設（shè）置恒流晶體管來進行恒流控製。前一種（zhǒng）方法的電（diàn）流響（xiǎng）應速度較慢，且電流紋波較嚴重；後一種方法由於（yú）恒流控製電路會造成H橋低端電壓波動較大，不利於H橋的開關控製。國（guó）內生產企業大多采用國外較為落後勵磁技術（shù），勵磁電流在（zài）51ms左右才（cái）進入穩態，因此勵磁頻率難以提高，頻率多為2.5～5Hz。為此，國內也進行了勵磁方法的相（xiàng）關改進研究，文獻提出了基於線性電源的勵磁控製方案，文獻提出了基於高低壓電源切換的勵磁控製方案（àn）。基於線（xiàn）性電源的勵磁控製方案僅適用於勵磁線圈電感值相對較小的傳感器的高頻勵磁。高低壓電（diàn）源切換（huàn）勵磁控製方案則由於采（cǎi）用更高壓（yā）電源加速電流響應速度，能在一定程度上提（tí）高勵磁頻率。但是，文獻（xiàn）披露的高低壓電源切（qiē）換的勵磁控製方案，對於勵磁（cí）線圈電感值較大的傳感器，勵磁電流響應速度（dù）難以進一步提高，從而限製了勵磁（cí）頻率進一步提高的可能。並且勵磁方向切換時，勵磁線圈中儲存的電（diàn）能全部由泄放電路消耗掉，能量利用率低，造成能量浪費和電路溫升。特（tè）別是勵磁線圈電感值較大時，電路能耗更大，不利於電路長期穩定工作。
為此，針對高低壓勵磁方式，提出具有能量回饋和電（diàn）流旁路的高低壓勵磁控製方案（àn）。為了加快勵磁電流的（de）響應（yīng）速度，采用旁路（lù）勵磁電路與恒流控製電路相結合的勵磁方（fāng）式（shì），進一步改善高壓段勵磁效果，加速勵磁電流進入穩態；為了提（tí）高能量利用（yòng）率，減小係統（tǒng）發熱，引入能（néng）量回饋電路（lù）。
2、實驗與（yǔ）測試
勵磁係（xì）統研（yán）製完成後，對其性能進（jìn）行（háng）測試：1)對（duì）於高頻勵（lì）磁，要（yào）求勵磁電（diàn）流（liú）進入（rù）穩態所需時間短、響應（yīng）速度快，考察勵磁電流進入穩（wěn）態的響應時間。2)對於能（néng）量回（huí）饋電路，主要測試其對線圈中能量的吸收與回饋的效（xiào）率。3)為了說明（míng）旁路電路對勵（lì）磁電路的勵磁效果的改善，則對比采用旁路電路勵磁（cí）前後，勵磁電流進入穩態的響應時間。4)為了考察恒流控製電路輸出的勵磁電流在一段時間內的波動情況，進行了勵磁電流長期穩（wěn）定性測試。由於在實際測量時，流過傳感器的被測流體的流速，與勵磁電流流過勵磁線圈建立的磁場場強度成正比，為了使傳感器獲得平穩（wěn）的信號輸出，要求勵磁線圈中的勵（lì）磁電流在進入穩態後波動值較小（xiǎo）。
2.1 勵磁（cí）電流響應時間性能（néng）測試
將1台50mm口徑的消防水（shuǐ）池補水流量計一（yī）次儀（yí）表安裝在水流量標定裝置上進行方波勵磁（cí）實驗。該一次儀表勵磁線圈的直流電（diàn）阻為45Ω，電感值約為1.14H。實驗中，采用DPO4054B示波器對勵磁係統（tǒng）的勵（lì）磁電流信號進行監（jiān）測（cè）。
*先，采用某公司生產的二次儀表匹配一次儀表進行勵磁。該二次儀表采用在H橋低端設置恒流晶體管進行恒流（liú）控製的方法，其勵磁曲線結果如圖6所示，勵磁（cí）頻率為3.125Hz，勵（lì）磁方式（shì）為三值波勵磁，勵磁（cí）電流大約在51.16ms左右進入穩態，勵磁電流穩態段波動較大。
其次，采用本文研製的二次儀（yí）表（biǎo）匹配一次儀表進行勵磁。勵磁電流穩態值設定為178mA，遲滯比（bǐ）較電路的閾值上限設定為205mA，閾值（zhí）下（xià）限設定為165mA。方波勵磁（cí）頻率設為12.5Hz，低壓勵（lì）磁電源設定為17V。示波器采集繪製得到的（de）勵磁結（jié）果曲線如圖7所示。其中圖(a)為勵磁電（diàn）流曲線；圖(b)為恒流控製電路（lù）中，恒流（liú）源的輸（shū）入輸出端（duān）電（diàn）壓幅值曲線；圖(c)為單路勵磁（cí）時序（xù）控製信（xìn）號。從曲線(b)可以看到，在勵磁係統切換至（zhì）低壓供電時，由於三端穩壓芯片的負載感抗較大，其輸出調（diào）節需經曆過渡過（guò）程，待輸入輸出壓差穩定後，勵磁（cí）電流隨後進入穩態，進入穩態（tài）所需時間約為13ms。
經過對比上述實驗結果可知（zhī），相對於某公司采用的在（zài）H橋低端設置恒流晶體管進行恒流控製的方法，本文（wén）研製的（de）勵（lì）磁係統，勵磁電流響應速度提升4倍，從而保證勵磁（cí）電流在勵磁（cí）周期內具有較（jiào）長（zhǎng）的穩定（dìng）段，並保證傳感器輸出信號的零點（diǎn）穩定性。綜上（shàng），本係統可以顯著提高勵磁頻率。
2.2 能量回饋效率性能測試
由圖7曲線結合圖2可知，在勵磁方向切換（huàn）後，檢流電路檢測到（dào）的圖7(a)中的勵磁電流瞬間為負，此（cǐ）時勵磁線圈處於電能泄放狀（zhuàng）態並向（xiàng）能量反饋電路中的儲（chǔ）能電容充電。由於儲能電（diàn）容充電，高（gāo）、低壓切換電路的輸出電壓（yā）從80V逐漸升高；待勵磁線圈能量泄放完即勵磁電（diàn）流（liú）為零時，儲（chǔ）能電容兩端電壓達到*高86V並（bìng）開始放電，勵磁電流開始上升；儲（chǔ）能電容電壓降低至80V時，高低壓切換電路趨於80V的穩定輸出狀態，此時（shí）勵磁電流繼（jì）續上升；待勵磁電流（liú）上升至設定的超調量205 mA後，遲滯比較電路控（kòng）製高低壓切換（huàn）電路（lù）切換至17V低（dī）壓源作（zuò）為勵磁工作電源，恒流電路在17V低壓源輸入（rù）下進行恒流控製（zhì）輸出。
根據測得的勵磁電流和儲能電容的電壓（yā）信號，參考電感和（hé）電容的能量計（jì）算公式，可計算得到（dào）勵磁方向切換時勵（lì）磁線圈泄放的能量約為0.01972J，儲能電容儲存和回饋的能量約為0.01542J，能量回饋（kuì）效率達到78.2%，相較於現有技術中（zhōng）勵磁線圈中能量直接由能量泄放（fàng）回路消（xiāo）耗掉（diào）而言，大幅提高了能量的利用效率，並能避免電路溫升（shēng），從而保（bǎo）證係統可靠工作。
2.3 旁路電路性能測試實驗
為比較電流（liú）旁路電路對勵磁恒流控製的影響，將遲滯比較電路對電（diàn）流旁路電路的控製斷開，即電流旁路電路始終處於斷開狀態。另外為保證勵磁電流達到穩態後高低壓切（qiē）換（huàn）電路能正常切換至（zhì）低壓，遲滯（zhì）比較電路的滯環閾值上限設置為172mA，低（dī）於勵磁電流穩態設定值；閾值（zhí）下限為112mA。針（zhēn）對50mm口徑的消防水（shuǐ）池補水流量計一次儀表，采用（yòng）25Hz方波勵磁的結果曲線如圖8所示。將圖7所示實驗結果曲線進行局部放大如圖9所示。由圖（tú）8可知，在勵磁電（diàn）流上（shàng）升至遲滯（zhì）比較（jiào）電路（lù）滯環閾值上（shàng）限後，高低壓切換電路立刻切換低壓源，作為勵磁工作電源給恒（héng）流控製電路。在輸入掉（diào）壓瞬間，由於恒流控製電路中的三端（duān）線性穩壓器自身的工作特性，導致輸出電流也出（chū）現瞬間波動。*後，恒流控製電路在低壓源供電的情況下，控製輸出勵磁電流（liú）增大（dà）至穩態設定值。
實驗結果表明，高壓源（yuán）向低（dī）壓源切換後，三端穩壓器的工作特性致使的電流波動和低壓源供電情況下的恒流控製，會大幅延長勵磁電流的穩態響應時間。圖8所（suǒ）示勵磁電流約在17ms左右進入穩態，圖9所示勵磁電流的穩態響應時間（jiān）約為12ms。這表明（míng），在采用三端穩壓器搭建恒流控製電路的情況下（xià），電流旁路電路能有（yǒu）效克服三端穩壓器工作特性的影（yǐng）響，並能方便的實現電流超調，加快勵磁電流（liú）的（de）響應速（sù）度。
2.4 勵磁電流長期運行穩定（dìng）性（xìng）測試
為了評測所研製勵磁係統長期運行穩定性（xìng）和電流精（jīng）度，本文進行了（le）長（zhǎng）時間運行測試實驗，實驗時間為72h。實（shí）驗中仍采用50mm口徑的消防水池補水（shuǐ）流量計一次儀表，勵磁電流（liú）設為178mA，勵磁（cí）頻率設為12.5Hz。實驗時，勵磁電流（liú）幅值通過消防水池補水流量計二次儀表的信（xìn）號調理采集模塊，轉換（huàn）成數字（zì）信號送給DSP。DSP每隔18s將（jiāng）一個勵（lì）磁電流平穩段的采樣點數據保（bǎo）存至外擴的64kW的SARAM中。72h的（de）勵磁電流采集結果如圖10所示。
由圖可知，勵磁係統在上（shàng）電工作後需要大約（yuē）2,h進行預熱，隨後勵磁（cí）電流（liú）進入穩態，係統工作穩定。不考慮係統預（yù）熱過程，由（yóu）采集得到的勵磁電流數據計算可（kě）得勵磁電流在（zài）72h內的波動率約為0.0156%，從而（ér）表明該勵磁係統在長時間運（yùn）行下能夠可靠穩定工作。
2.5 水流量（liàng）標定實驗
為了（le）評測係統的實際應用效果（guǒ），進行了水流量標定實驗。分別針對50mm口徑與100mm口徑的傳感器進行標定。係統勵磁方式（shì）采用方波勵磁（cí），勵（lì）磁頻率為12.5Hz，管道*大流（liú）速為7m/s左右，*小流速為0.3 m/s左右，標定（dìng）結果如表1所示。
由標定結果可知，所研製的消防水池補水流量計係統針對50mm口（kǒu）徑的水流量標定示值誤差小於（yú）0.41%，重複性誤差小於0.11%。針對100mm口徑的水流量標定示值誤差小於0.21%，重（chóng）複性誤差（chà）小於0.12%。據此可知，所研製（zhì）的（de）消（xiāo）防水池補水流量計係統針對（duì）50mm與100mm口徑（jìng）的水流量標定精度均優於0.5級。
3、結論
1) 由能量回饋效率性（xìng）能測試實驗可知（zhī），采用能量回饋電路對勵磁方向切換後，線（xiàn）圈中（zhōng）剩餘的能量進行存儲並利（lì）用，該方法較於國內普遍通過轉化為熱量進行（háng）消耗的方法（fǎ）而言，能夠提高係統78.2%的能量利用效率，降低電（diàn）路能量（liàng）耗散，保證電路長（zhǎng）期可靠工作。
2) 由勵磁電流響應時間性能測試以及旁路（lù）電（diàn）路（lù）性能測試實驗（yàn）可知，相較於PWM反饋控製的方法或是在H橋低端設置恒流晶體管進行恒流控製（zhì）的方法，采用電流旁路電（diàn）路的高低壓勵磁方（fāng）式能夠使（shǐ）得勵磁電流產生響應超調，加快恒流控製的響應速度，使（shǐ）得勵磁電流響（xiǎng）應時間從51ms縮短（duǎn）到12ms，恒流控製響應速度提升至400%，從而（ér）有利於進一（yī）步提高消防水池補水流量計的勵磁頻率（lǜ），減（jiǎn）小漿液測量中的漿液幹（gàn）擾。
3) 由勵磁電流（liú）長期運（yùn）行穩定性測試（shì）實驗可知，較（jiào）於（yú）采用PWM反饋控（kòng）製方法，勵磁電流穩態（tài）段紋（wén）波嚴重，研（yán）製的勵磁係統72h內勵磁電流波動率為0.0156%，從而表明長時間運行下，本係統能夠穩定可靠（kào）工作且（qiě）勵磁（cí）電流波動率較小（xiǎo）。
4)由水流量標定實驗可知，針對50mm與100mm口徑（jìng）傳感器，標定示（shì）值誤差小於0.41%，重複性誤差小於（yú）0.11%，表明研製的勵磁係統能夠為消防水池補水流量計的高精度（dù）測量提供（gòng）保證。
1、引言
目前，消防水池補水流量計大多（duō）采用（yòng）低頻矩形（xíng）波勵（lì）磁方（fāng）式，以使傳感器輸出信號獲（huò）得較長時間的平穩段，保證其測量精度。當測量漿液流量時，由於（yú）漿液中的固體顆粒劃過電（diàn）*表麵，導致傳感器輸出信號跳變，該跳變即為（wéi）漿液（yè）噪聲。研究發現，漿液噪聲的特（tè）性滿足1/f分布。所以，為了減小（xiǎo）漿液噪聲對輸出信號的影響，要求提高（gāo）勵磁頻率。然（rán）而，由於消（xiāo）防水池補水流量計的勵磁線圈為感性負載，提高勵磁頻率將會造成勵（lì）磁（cí）電流在半勵磁周期內的穩定段變短，不（bú）利於流量的測量。特別是當（dāng）勵磁線圈的電感值較大時，若提（tí）高勵磁頻率，就有可（kě）能使勵磁（cí）電流無法進入穩態，從而無法進行流量的測量（liàng）。國外大多（duō）采用PWM反饋控製或在H橋（qiáo）低端設（shè）置恒流晶體管來進行恒流控製。前一種（zhǒng）方法的電（diàn）流響（xiǎng）應速度較慢，且電流紋波較嚴重；後一種方法由於（yú）恒流控製電路會造成H橋低端電壓波動較大，不利於H橋的開關控製。國（guó）內生產企業大多采用國外較為落後勵磁技術（shù），勵磁電流在（zài）51ms左右才（cái）進入穩態，因此勵磁頻率難以提高，頻率多為2.5～5Hz。為此，國內也進行了勵磁方法的相（xiàng）關改進研究，文獻提出了基於線性電源的勵磁控製方案，文獻提出了基於高低壓電源切換的勵磁控製方案（àn）。基於線（xiàn）性電源的勵磁控製方案僅適用於勵磁線圈電感值相對較小的傳感器的高頻勵磁。高低壓電（diàn）源切換（huàn）勵磁控製方案則由於采（cǎi）用更高壓（yā）電源加速電流響應速度，能在一定程度上提（tí）高勵磁頻率。但是，文獻（xiàn）披露的高低壓電源切（qiē）換的勵磁控製方案，對於勵磁（cí）線圈電感值較大的傳感器，勵磁電流響應速度（dù）難以進一步提高，從而限製了勵磁（cí）頻率進一步提高的可能。並且勵磁方向切換時，勵磁線圈中儲存的電（diàn）能全部由泄放電路消耗掉，能量利用率低，造成能量浪費和電路溫升。特（tè）別是勵磁線圈電感值較大時，電路能耗更大，不利於電路長期穩定工作。
為此，針對高低壓勵磁方式，提出具有能量回饋和電（diàn）流旁路的高低壓勵磁控製方案（àn）。為了加快勵磁電流的（de）響應（yīng）速度，采用旁路（lù）勵磁電路與恒流控製電路相結合的勵磁方（fāng）式（shì），進一步改善高壓段勵磁效果，加速勵磁電流進入穩態；為了提（tí）高能量利用（yòng）率，減小係統（tǒng）發熱，引入能（néng）量回饋電路（lù）。
2、實驗與（yǔ）測試
勵磁係（xì）統研（yán）製完成後，對其性能進（jìn）行（háng）測試：1)對（duì）於高頻勵（lì）磁，要（yào）求勵磁電（diàn）流（liú）進入（rù）穩態所需時間短、響應（yīng）速度快，考察勵磁電流進入穩（wěn）態的響應時間。2)對於能（néng）量回（huí）饋電路，主要測試其對線圈中能量的吸收與回饋的效（xiào）率。3)為了說明（míng）旁路電路對勵（lì）磁電路的勵磁效果的改善，則對比采用旁路電路勵磁（cí）前後，勵磁電流進入穩態的響應時間。4)為了考察恒流控製電路輸出的勵磁電流在一段時間內的波動情況，進行了勵磁電流長期穩（wěn）定性測試。由於在實際測量時，流過傳感器的被測流體的流速，與勵磁電流流過勵磁線圈建立的磁場場強度成正比，為了使傳感器獲得平穩（wěn）的信號輸出，要求勵磁線圈中的勵（lì）磁電流在進入穩態後波動值較小（xiǎo）。
2.1 勵磁（cí）電流響應時間性能（néng）測試
將1台50mm口徑的消防水（shuǐ）池補水流量計一（yī）次儀（yí）表安裝在水流量標定裝置上進行方波勵磁（cí）實驗。該一次儀表勵磁線圈的直流電（diàn）阻為45Ω，電感值約為1.14H。實驗中，采用DPO4054B示波器對勵磁係統（tǒng）的勵（lì）磁電流信號進行監（jiān）測（cè）。
*先，采用某公司生產的二次儀表匹配一次儀表進行勵磁。該二次儀表采用在H橋低端設置恒流晶體管進行恒流（liú）控製的方法，其勵磁曲線結果如圖6所示，勵磁（cí）頻率為3.125Hz，勵（lì）磁方式（shì）為三值波勵磁，勵磁（cí）電流大約在51.16ms左右進入穩態，勵磁電流穩態段波動較大。
其次，采用本文研製的二次儀（yí）表（biǎo）匹配一次儀表進行勵磁。勵磁電流穩態值設定為178mA，遲滯比（bǐ）較電路的閾值上限設定為205mA，閾值（zhí）下（xià）限設定為165mA。方波勵磁（cí）頻率設為12.5Hz，低壓勵（lì）磁電源設定為17V。示波器采集繪製得到的（de）勵磁結（jié）果曲線如圖7所示。其中圖(a)為勵磁電（diàn）流曲線；圖(b)為恒流控製電路（lù）中，恒流（liú）源的輸（shū）入輸出端（duān）電（diàn）壓幅值曲線；圖(c)為單路勵磁（cí）時序（xù）控製信（xìn）號。從曲線(b)可以看到，在勵磁係統切換至（zhì）低壓供電時，由於三端穩壓芯片的負載感抗較大，其輸出調（diào）節需經曆過渡過（guò）程，待輸入輸出壓差穩定後，勵磁（cí）電流隨後進入穩態，進入穩態（tài）所需時間約為13ms。
經過對比上述實驗結果可知（zhī），相對於某公司采用的在（zài）H橋低端設置恒流晶體管進行恒流控製的方法，本文（wén）研製的（de）勵（lì）磁係統，勵磁電流響應速度提升4倍，從而保證勵磁（cí）電流在勵磁（cí）周期內具有較（jiào）長（zhǎng）的穩定（dìng）段，並保證傳感器輸出信號的零點（diǎn）穩定性。綜上（shàng），本係統可以顯著提高勵磁頻率。
2.2 能量回饋效率性能測試
由圖7曲線結合圖2可知，在勵磁方向切換（huàn）後，檢流電路檢測到（dào）的圖7(a)中的勵磁電流瞬間為負，此（cǐ）時勵磁線圈處於電能泄放狀（zhuàng）態並向（xiàng）能量反饋電路中的儲（chǔ）能電容充電。由於儲能電（diàn）容充電，高（gāo）、低壓切換電路的輸出電壓（yā）從80V逐漸升高；待勵磁線圈能量泄放完即勵磁電（diàn）流（liú）為零時，儲（chǔ）能電容兩端電壓達到*高86V並（bìng）開始放電，勵磁電流開始上升；儲（chǔ）能電容電壓降低至80V時，高低壓切換電路趨於80V的穩定輸出狀態，此時（shí）勵磁電流繼（jì）續上升；待勵磁電流（liú）上升至設定的超調量205 mA後，遲滯比較電路控（kòng）製高低壓切換（huàn）電路（lù）切換至17V低（dī）壓源作（zuò）為勵磁工作電源，恒流電路在17V低壓源輸入（rù）下進行恒流控製（zhì）輸出。
根據測得的勵磁電流和儲能電容的電壓（yā）信號，參考電感和（hé）電容的能量計（jì）算公式，可計算得到（dào）勵磁方向切換時勵（lì）磁線圈泄放的能量約為0.01972J，儲能電容儲存和回饋的能量約為0.01542J，能量回饋（kuì）效率達到78.2%，相較於現有技術中（zhōng）勵磁線圈中能量直接由能量泄放（fàng）回路消（xiāo）耗掉（diào）而言，大幅提高了能量的利用效率，並能避免電路溫升（shēng），從而保（bǎo）證係統可靠工作。
2.3 旁路電路性能測試實驗
為比較電流（liú）旁路電路對勵磁恒流控製的影響，將遲滯比較電路對電（diàn）流旁路電路的控製斷開，即電流旁路電路始終處於斷開狀態。另外為保證勵磁電流達到穩態後高低壓切（qiē）換（huàn）電路能正常切換至（zhì）低壓，遲滯（zhì）比較電路的滯環閾值上限設置為172mA，低（dī）於勵磁電流穩態設定值；閾值（zhí）下限為112mA。針（zhēn）對50mm口徑的消防水（shuǐ）池補水流量計一次儀表，采用（yòng）25Hz方波勵磁的結果曲線如圖8所示。將圖7所示實驗結果曲線進行局部放大如圖9所示。由圖（tú）8可知，在勵磁電（diàn）流上（shàng）升至遲滯（zhì）比較（jiào）電路（lù）滯環閾值上（shàng）限後，高低壓切換電路立刻切換低壓源，作為勵磁工作電源給恒（héng）流控製電路。在輸入掉（diào）壓瞬間，由於恒流控製電路中的三端（duān）線性穩壓器自身的工作特性，導致輸出電流也出（chū）現瞬間波動。*後，恒流控製電路在低壓源供電的情況下，控製輸出勵磁電流（liú）增大（dà）至穩態設定值。
實驗結果表明，高壓源（yuán）向低（dī）壓源切換後，三端穩壓器的工作特性致使的電流波動和低壓源供電情況下的恒流控製，會大幅延長勵磁電流的穩態響應時間。圖8所（suǒ）示勵磁電流約在17ms左右進入穩態，圖9所示勵磁電流的穩態響應時間（jiān）約為12ms。這表明（míng），在采用三端穩壓器搭建恒流控製電路的情況下（xià），電流旁路電路能有（yǒu）效克服三端穩壓器工作特性的影（yǐng）響，並能方便的實現電流超調，加快勵磁電流（liú）的（de）響應速（sù）度。
2.4 勵磁電流長期運行穩定（dìng）性（xìng）測試
為了評測所研製勵磁係統長期運行穩定性（xìng）和電流精（jīng）度，本文進行了（le）長（zhǎng）時間運行測試實驗，實驗時間為72h。實（shí）驗中仍采用50mm口徑的消防水池補水（shuǐ）流量計一次儀表，勵磁電流（liú）設為178mA，勵磁（cí）頻率設為12.5Hz。實驗時，勵磁電流（liú）幅值通過消防水池補水流量計二次儀表的信（xìn）號調理采集模塊，轉換（huàn）成數字（zì）信號送給DSP。DSP每隔18s將（jiāng）一個勵（lì）磁電流平穩段的采樣點數據保（bǎo）存至外擴的64kW的SARAM中。72h的（de）勵磁電流采集結果如圖10所示。
由圖可知，勵磁係統在上（shàng）電工作後需要大約（yuē）2,h進行預熱，隨後勵磁（cí）電流（liú）進入穩態，係統工作穩定。不考慮係統預（yù）熱過程，由（yóu）采集得到的勵磁電流數據計算可（kě）得勵磁電流在（zài）72h內的波動率約為0.0156%，從而（ér）表明該勵磁係統在長時間運（yùn）行下能夠可靠穩定工作。
2.5 水流量（liàng）標定實驗
為了（le）評測係統的實際應用效果（guǒ），進行了水流量標定實驗。分別針對50mm口徑與100mm口徑的傳感器進行標定。係統勵磁方式（shì）采用方波勵磁（cí），勵（lì）磁頻率為12.5Hz，管道*大流（liú）速為7m/s左右，*小流速為0.3 m/s左右，標定（dìng）結果如表1所示。
由標定結果可知，所研製的消防水池補水流量計係統針對50mm口（kǒu）徑的水流量標定示值誤差小於（yú）0.41%，重複性誤差小於0.11%。針對100mm口徑的水流量標定示值誤差小於0.21%，重（chóng）複性誤差（chà）小於0.12%。據此可知，所研製（zhì）的（de）消（xiāo）防水池補水流量計係統針對（duì）50mm與100mm口徑（jìng）的水流量標定精度均優於0.5級。
3、結論
1) 由能量回饋效率性（xìng）能測試實驗可知（zhī），采用能量回饋電路對勵磁方向切換後，線（xiàn）圈中（zhōng）剩餘的能量進行存儲並利（lì）用，該方法較於國內普遍通過轉化為熱量進行（háng）消耗的方法（fǎ）而言，能夠提高係統78.2%的能量利用效率，降低電（diàn）路能量（liàng）耗散，保證電路長（zhǎng）期可靠工作。
2) 由勵磁電流響應時間性能測試以及旁路（lù）電（diàn）路（lù）性能測試實驗（yàn）可知，相較於PWM反饋控製的方法或是在H橋低端設置恒流晶體管進行恒流控製（zhì）的方法，采用電流旁路電（diàn）路的高低壓勵磁方（fāng）式能夠使（shǐ）得勵磁電流產生響應超調，加快恒流控製的響應速度，使（shǐ）得勵磁電流響（xiǎng）應時間從51ms縮短（duǎn）到12ms，恒流控製響應速度提升至400%，從而（ér）有利於進一（yī）步提高消防水池補水流量計的勵磁頻率（lǜ），減（jiǎn）小漿液測量中的漿液幹（gàn）擾。
3) 由勵磁電流（liú）長期運（yùn）行穩定性測試（shì）實驗可知，較（jiào）於（yú）采用PWM反饋控（kòng）製方法，勵磁電流穩態（tài）段紋（wén）波嚴重，研（yán）製的勵磁係統72h內勵磁電流波動率為0.0156%，從而表明長時間運行下，本係統能夠穩定可靠（kào）工作且（qiě）勵磁（cí）電流波動率較小（xiǎo）。
4)由水流量標定實驗可知，針對50mm與100mm口徑（jìng）傳感器，標定示（shì）值誤差小於0.41%，重複性誤差小於（yú）0.11%，表明研製的勵磁係統能夠為消防水池補水流量計的高精度（dù）測量提供（gòng）保證。