耐（nài）酸堿管道流（liú）量（liàng）計勵磁係統研製的實驗與測試
點擊次數：1888 發布時（shí）間：2021-01-03 08:56:09
摘要：為了提高方波勵磁頻率，以便（biàn）在漿液測量中克服漿液噪（zào）聲（shēng）的影響，提出（chū）基於能量回饋和電流旁路的（de）耐酸堿管道流量計高低壓勵磁控製方案。通過（guò）采用（yòng）高低壓切換（huàn）的方式，加快方波勵磁過程（chéng）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（yīng）超調；采用能量回饋電路降低（dī）電路能耗。經實驗驗證，該勵磁係統能夠顯著加快勵磁電流的響應速度，恒流控製響應速度提升400%，勵磁電路（lù）工作穩定可靠，勵磁恒流控製精度高（gāo），係統的能量回饋電路效率（lǜ）達78.2%。
1、引言
目前，耐酸堿管道流量計大多采用（yòng）低頻矩形波勵磁方（fāng）式（shì），以使傳感器（qì）輸出信號獲得較（jiào）長時間的（de）平穩段，保證其測量精度。當測量漿液流量時（shí），由於漿液中的固體顆粒劃過電*表麵（miàn），導致傳感器輸出（chū）信號跳變，該跳（tiào）變即為（wéi）漿液噪聲。研究發現，漿液噪聲的特性滿足（zú）1/f分布。所以，為了減小漿液（yè）噪聲對輸出信號的影響（xiǎng），要（yào）求提高勵磁頻率。然而，由於耐酸堿管道流量計的勵磁（cí）線圈為感性負載，提高勵磁頻率將會（huì）造成勵磁電流在半勵（lì）磁周期（qī）內的（de）穩（wěn）定段變短，不利於流量的測（cè）量。特別是當（dāng）勵磁線圈的電感值較大時，若提高（gāo）勵磁頻率（lǜ），就有（yǒu）可（kě）能使（shǐ）勵磁（cí）電（diàn）流無法進入（rù）穩態，從（cóng）而（ér）無法進行（háng）流量的測量。國外大多采用PWM反饋控製或（huò）在H橋低（dī）端設置恒流（liú）晶體（tǐ）管來進行恒流控製。前一種方法的電流響應速度較慢，且電流紋波（bō）較嚴重；後一種（zhǒng）方（fāng）法由於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。國內生產企業大多（duō）采（cǎi）用國外較為落後勵磁技術，勵磁電流在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（yě）進行了勵磁方（fāng）法的（de）相關改進研究，文獻提出了基於線性電源的勵（lì）磁控製方案，文獻提出了基於高低壓（yā）電源切換的（de）勵（lì）磁控製方案。基於線性電源的勵磁控製方案僅適用於勵磁（cí）線圈電感值相對較小的傳感器的高頻勵磁。高低壓電源切換勵磁控製方案則由於采用更高壓電源加速（sù）電流響應速度，能在一定程度上提（tí）高勵磁頻率。但是，文獻披露的高低壓電（diàn）源切換的勵磁控製方案，對於勵磁線圈電感值較大的傳感器，勵磁電流響應速度難以進（jìn）一步提高，從而限製了勵磁頻率進一步提高的可能（néng）。並（bìng）且勵磁（cí）方（fāng）向切換時，勵（lì）磁線圈中儲（chǔ）存的電能（néng）全部由（yóu）泄放電路消耗（hào）掉，能量利（lì）用率低，造成能量浪費和電路溫升。特別是勵磁線圈電感值較（jiào）大時，電路（lù）能耗更（gèng）大，不利於電路長期穩定工作。
為（wéi）此（cǐ），針對高低壓（yā）勵（lì）磁方式，提（tí）出具有能（néng）量回饋（kuì）和（hé）電流旁路的高低壓勵磁控製方案。為了加快勵磁電流的（de）響（xiǎng）應速度，采用旁路勵磁電路與恒流控（kòng）製電路相結合的勵磁方（fāng）式，進一步改善高壓段勵磁效果，加速勵磁電流進入（rù）穩態；為了提高能量利用（yòng）率，減小（xiǎo）係統發熱，引入能量回饋（kuì）電路（lù）。
2、實驗與測試
勵磁係統研製完成後，對其性能進行測試：1)對於高頻勵磁（cí），要求勵磁電流進入穩態所需時間短、響應速度快，考察勵磁電流進入穩態的響應（yīng）時間。2)對於能量回饋電路，主（zhǔ）要測試其對線圈中能（néng）量的吸收與回饋的效（xiào）率。3)為了說明旁路電路對勵磁電路的勵磁效果的改善，則對比采用旁路電路勵磁前後，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（shí）間內的波動（dòng）情況，進行了勵磁電流（liú）長期穩定性測試。由於在實際測量時，流過傳感器的被測流體的流（liú）速，與（yǔ）勵磁電流流過勵磁（cí）線（xiàn）圈建立的磁場場強度成（chéng）正比，為了使傳感器獲得平（píng）穩的信號輸出，要（yào）求勵磁線圈中的勵磁電流在進（jìn）入穩態後波動值較小。
2.1 勵磁電流響應時間性能測試
將1台50mm口徑的耐酸堿管道流（liú）量計一次儀表安裝在水流量標定裝（zhuāng）置上進行方（fāng）波勵磁實驗。該一次儀表勵磁線圈的直流電阻為45Ω，電感值約為1.14H。實驗中，采用（yòng）DPO4054B示（shì）波器對勵磁（cí）係統的勵磁電流信號進行監（jiān）測。
*先，采用某公司生產的二次儀表匹配一次儀表進行（háng）勵磁（cí）。該二次儀表采用在（zài）H橋低端（duān）設置恒流晶體（tǐ）管進（jìn）行恒流控製（zhì）的方法，其勵磁曲線結果如圖6所示，勵（lì）磁頻率為3.125Hz，勵磁（cí）方式為三值波勵磁，勵磁電流大約在51.16ms左（zuǒ）右進（jìn）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表（biǎo）匹（pǐ）配一次儀表進行勵磁。勵磁電（diàn）流穩態（tài）值設定為178mA，遲滯比較電路的閾值（zhí）上限設定為205mA，閾（yù）值（zhí）下限設定為165mA。方波（bō）勵磁（cí）頻率設為12.5Hz，低壓勵磁電源設定為17V。示波器（qì）采集繪製得到的勵（lì）磁結果（guǒ）曲線如（rú）圖7所示。其中圖(a)為勵磁電流曲線；圖(b)為恒流控製電路中（zhōng），恒流源的輸入（rù）輸出端電（diàn）壓幅（fú）值曲線；圖(c)為單路勵磁時序控製信號。從曲線(b)可以看到，在勵磁係統切換至低壓供電時，由於三（sān）端（duān）穩壓芯片的負載感抗較（jiào）大，其輸出調（diào）節需（xū）經（jīng）曆（lì）過渡過程，待輸入輸出壓差穩定後，勵磁電流隨後進入穩態，進入穩態所需時間約為13ms。
經過對比上述（shù）實驗（yàn）結果可知，相對於某（mǒu）公（gōng）司采（cǎi）用的在H橋低（dī）端設置恒流晶體管進行恒流控製的方法，本（běn）文研製的勵磁係統，勵磁電流響應速度提升4倍，從而保證勵磁電流在勵磁周期內具（jù）有較長的（de）穩定（dìng）段（duàn），並保證傳感器輸（shū）出信（xìn）號的（de）零點穩定性。綜上，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（tú）7曲線結合（hé）圖2可知，在勵磁方向切換後，檢（jiǎn）流電路檢測到的圖7(a)中（zhōng）的（de）勵磁電流瞬間為負，此時勵磁線圈處於電（diàn）能泄放狀態（tài）並向能量反饋電路中的儲（chǔ）能電容充電。由於儲能電容充（chōng）電，高、低（dī）壓切換電（diàn）路的輸（shū）出電壓從80V逐漸升高；待勵磁線圈能量泄放完即勵磁電（diàn）流為零時，儲能電容兩端電壓（yā）達到*高86V並（bìng）開始放電，勵磁電流開始上升；儲能電容電壓降低至80V時，高低壓（yā）切換（huàn）電路趨於80V的穩定輸出狀態，此時（shí）勵磁電流繼續上升；待勵磁電流上升至設定的超調量205 mA後，遲滯比較電路控製高低壓切換電路切（qiē）換至17V低壓源作為（wéi）勵磁工作電源，恒流電路在17V低壓源輸入下進行（háng）恒流控製輸出。
根據測得的（de）勵磁電流和儲能電（diàn）容的電壓信號，參考電感和電容的能（néng）量計算（suàn）公式，可計算得到勵磁方（fāng）向切換時勵磁線圈泄放的能量約為0.01972J，儲能電（diàn）容儲存和回饋的能量約為0.01542J，能量回饋效率達到（dào）78.2%，相較於現有技術中勵磁線圈中能量直接由能量泄（xiè）放回路消耗（hào）掉而言，大幅提高了能量的利用（yòng）效率，並能避免電路（lù）溫升，從而保證係統可靠工作。
2.3 旁路（lù）電路性能測試實驗
為（wéi）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流旁（páng）路電路的控製斷開，即電（diàn）流旁路電（diàn）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（dī）壓切換電路能正常切換至低壓，遲滯比較電路的滯環閾（yù）值上限（xiàn）設置為172mA，低於勵磁電流穩態設定值；閾值下限為112mA。針對50mm口徑的耐酸堿管道流（liú）量（liàng）計一次儀表，采用25Hz方波勵磁的結果曲線如（rú）圖8所示。將圖7所示實驗結果曲線（xiàn）進行局部放大如圖9所（suǒ）示。由圖8可（kě）知，在（zài）勵磁電流上升至遲滯比較電路滯（zhì）環閾值上限後，高低壓切換電路（lù）立刻切換低壓源，作為（wéi）勵磁工作（zuò）電源給恒流控製電（diàn）路。在輸入掉壓瞬間，由於恒流控（kòng）製電路中的三端線性穩壓器自身的工作（zuò）特性，導致輸出電流也（yě）出現瞬（shùn）間波動。*後，恒流控製電路在低壓（yā）源供電的（de）情況下，控製輸出勵磁電（diàn）流（liú）增（zēng）大至穩態設定值（zhí）。
實驗結果表明，高壓源向低壓源切換後，三（sān）端穩壓器的（de）工作特性致使的電流波動和低壓源供電情況（kuàng）下的（de）恒流（liú）控製，會大幅（fú）延長勵磁電流的穩態響應時間。圖8所示勵磁電流約在17ms左右進入穩態，圖9所示勵磁電流（liú）的穩態響應時間約為12ms。這表明，在采用三端穩壓器（qì）搭建恒流控製電路的情況下，電流旁路電路能有效克服三端穩壓器工作特性的影響，並（bìng）能方便的實現電流超調，加快勵磁電流的（de）響應速度。
2.4 勵磁電流長期運行穩定性測試
為了評測所研製勵磁係統長（zhǎng）期運行穩（wěn）定性和電流精度，本（běn）文進行了長時間運行測試實驗，實驗時間為72h。實驗中仍采（cǎi）用50mm口徑的耐酸堿管道流量計一次儀表，勵（lì）磁電流設為178mA，勵磁頻率設（shè）為12.5Hz。實驗時，勵磁電流幅值（zhí）通過（guò）耐酸堿管道流量計二（èr）次儀表（biǎo）的信號（hào）調理采集模塊，轉換成數字信號送給DSP。DSP每隔18s將一個勵磁（cí）電流平穩段的采樣點（diǎn）數據保存至外擴的64kW的（de）SARAM中。72h的勵磁電流采（cǎi）集結果如圖10所示。
由圖可知，勵磁係統在上電工作後需要大約2,h進行預熱，隨後（hòu）勵磁電流進入穩態，係統工作穩定。不考慮係統預熱過程（chéng），由采集（jí）得到的勵磁電流數據計算可得勵（lì）磁電流在72h內的波動率約為0.0156%，從而表明該勵磁係統在長時間運行下能夠可靠穩定工作。
2.5 水流量標定實驗
為了評測係統的實際應用效果，進（jìn）行了水流量標定實（shí）驗。分別針對50mm口徑與100mm口徑（jìng）的傳感（gǎn）器進行標定。係統勵磁方式采用方波勵磁，勵磁頻率為12.5Hz，管道*大流速（sù）為7m/s左右，*小流（liú）速為（wéi）0.3 m/s左右，標定結果如表1所示。
由標（biāo）定結果可知，所研製的耐酸堿管道流量計（jì）係統（tǒng）針對50mm口徑（jìng）的水流量標定示值誤差小於0.41%，重（chóng）複性誤差（chà）小（xiǎo）於0.11%。針對（duì）100mm口徑的水流（liú）量標定（dìng）示（shì）值誤差小於0.21%，重複性誤差小於0.12%。據此（cǐ）可（kě）知，所研製的耐酸堿管道流量計係統針對50mm與100mm口徑的水流量標定（dìng）精度（dù）均優（yōu）於0.5級。
3、結論
1) 由能量回饋效率性能測（cè）試實驗可（kě）知（zhī），采用能量回（huí）饋電路對勵磁方向切換後，線圈中剩餘的能量進行存儲（chǔ）並利用，該方法較（jiào）於國內普遍通過轉化為熱量進行消耗的方法而（ér）言，能夠提高係統78.2%的能量利用效率，降低電路能量耗散，保證電路長期可靠工作。
2) 由勵磁電流響應時間性能測試以及（jí）旁路電路性能測試實驗可（kě）知，相較於PWM反（fǎn）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（kòng）製的（de）方法，采用電流旁路電路的高低壓勵磁方式能（néng）夠使得勵磁電流產生響應（yīng）超調，加快恒流控製（zhì）的響應速（sù）度，使（shǐ）得勵磁（cí）電流響應時間從51ms縮短到12ms，恒（héng）流控製響應速度提升至400%，從而有利於進一（yī）步提高耐酸堿管道流量計的勵磁頻（pín）率，減小漿液測量中的漿液幹擾。
3) 由勵磁電流（liú）長期（qī）運行穩定性測試實驗可知，較於采用PWM反饋控製方法，勵磁電流穩態段紋波嚴重，研製的勵磁係統72h內勵磁電流波動率為0.0156%，從而表明長（zhǎng）時間運行下，本係統能夠穩定可靠工作且勵磁（cí）電流波動率較小。
4)由（yóu）水流量標定實驗可知，針對（duì）50mm與（yǔ）100mm口徑傳感器，標定示值誤差小於0.41%，重複性誤差小於（yú）0.11%，表明研製的勵磁（cí）係統能（néng）夠為耐酸（suān）堿管道流（liú）量計的高精（jīng）度測量提供保證。
耐（nài）酸堿管道流量計勵磁係統研（yán）製的實驗與測試
1、引言
目前，耐酸堿管道流量計大多采用（yòng）低頻矩形波勵磁方（fāng）式（shì），以使傳感器（qì）輸出信號獲得較（jiào）長時間的（de）平穩段，保證其測量精度。當測量漿液流量時（shí），由於漿液中的固體顆粒劃過電*表麵（miàn），導致傳感器輸出（chū）信號跳變，該跳（tiào）變即為（wéi）漿液噪聲。研究發現，漿液噪聲的特性滿足（zú）1/f分布。所以，為了減小漿液（yè）噪聲對輸出信號的影響（xiǎng），要（yào）求提高勵磁頻率。然而，由於耐酸堿管道流量計的勵磁（cí）線圈為感性負載，提高勵磁頻率將會（huì）造成勵磁電流在半勵（lì）磁周期（qī）內的（de）穩（wěn）定段變短，不利於流量的測（cè）量。特別是當（dāng）勵磁線圈的電感值較大時，若提高（gāo）勵磁頻率（lǜ），就有（yǒu）可（kě）能使（shǐ）勵磁（cí）電（diàn）流無法進入（rù）穩態，從（cóng）而（ér）無法進行（háng）流量的測量。國外大多采用PWM反饋控製或（huò）在H橋低（dī）端設置恒流（liú）晶體（tǐ）管來進行恒流控製。前一種方法的電流響應速度較慢，且電流紋波（bō）較嚴重；後一種（zhǒng）方（fāng）法由於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。國內生產企業大多（duō）采（cǎi）用國外較為落後勵磁技術，勵磁電流在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（yě）進行了勵磁方（fāng）法的（de）相關改進研究，文獻提出了基於線性電源的勵（lì）磁控製方案，文獻提出了基於高低壓（yā）電源切換的（de）勵（lì）磁控製方案。基於線性電源的勵磁控製方案僅適用於勵磁（cí）線圈電感值相對較小的傳感器的高頻勵磁。高低壓電源切換勵磁控製方案則由於采用更高壓電源加速（sù）電流響應速度，能在一定程度上提（tí）高勵磁頻率。但是，文獻披露的高低壓電（diàn）源切換的勵磁控製方案，對於勵磁線圈電感值較大的傳感器，勵磁電流響應速度難以進（jìn）一步提高，從而限製了勵磁頻率進一步提高的可能（néng）。並（bìng）且勵磁（cí）方（fāng）向切換時，勵（lì）磁線圈中儲（chǔ）存的電能（néng）全部由（yóu）泄放電路消耗（hào）掉，能量利（lì）用率低，造成能量浪費和電路溫升。特別是勵磁線圈電感值較（jiào）大時，電路（lù）能耗更（gèng）大，不利於電路長期穩定工作。
為（wéi）此（cǐ），針對高低壓（yā）勵（lì）磁方式，提（tí）出具有能（néng）量回饋（kuì）和（hé）電流旁路的高低壓勵磁控製方案。為了加快勵磁電流的（de）響（xiǎng）應速度，采用旁路勵磁電路與恒流控（kòng）製電路相結合的勵磁方（fāng）式，進一步改善高壓段勵磁效果，加速勵磁電流進入（rù）穩態；為了提高能量利用（yòng）率，減小（xiǎo）係統發熱，引入能量回饋（kuì）電路（lù）。
2、實驗與測試
勵磁係統研製完成後，對其性能進行測試：1)對於高頻勵磁（cí），要求勵磁電流進入穩態所需時間短、響應速度快，考察勵磁電流進入穩態的響應（yīng）時間。2)對於能量回饋電路，主（zhǔ）要測試其對線圈中能（néng）量的吸收與回饋的效（xiào）率。3)為了說明旁路電路對勵磁電路的勵磁效果的改善，則對比采用旁路電路勵磁前後，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（shí）間內的波動（dòng）情況，進行了勵磁電流（liú）長期穩定性測試。由於在實際測量時，流過傳感器的被測流體的流（liú）速，與（yǔ）勵磁電流流過勵磁（cí）線（xiàn）圈建立的磁場場強度成（chéng）正比，為了使傳感器獲得平（píng）穩的信號輸出，要（yào）求勵磁線圈中的勵磁電流在進（jìn）入穩態後波動值較小。
2.1 勵磁電流響應時間性能測試
將1台50mm口徑的耐酸堿管道流（liú）量計一次儀表安裝在水流量標定裝（zhuāng）置上進行方（fāng）波勵磁實驗。該一次儀表勵磁線圈的直流電阻為45Ω，電感值約為1.14H。實驗中，采用（yòng）DPO4054B示（shì）波器對勵磁（cí）係統的勵磁電流信號進行監（jiān）測。
*先，采用某公司生產的二次儀表匹配一次儀表進行（háng）勵磁（cí）。該二次儀表采用在（zài）H橋低端（duān）設置恒流晶體（tǐ）管進（jìn）行恒流控製（zhì）的方法，其勵磁曲線結果如圖6所示，勵（lì）磁頻率為3.125Hz，勵磁（cí）方式為三值波勵磁，勵磁電流大約在51.16ms左（zuǒ）右進（jìn）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表（biǎo）匹（pǐ）配一次儀表進行勵磁。勵磁電（diàn）流穩態（tài）值設定為178mA，遲滯比較電路的閾值（zhí）上限設定為205mA，閾（yù）值（zhí）下限設定為165mA。方波（bō）勵磁（cí）頻率設為12.5Hz，低壓勵磁電源設定為17V。示波器（qì）采集繪製得到的勵（lì）磁結果（guǒ）曲線如（rú）圖7所示。其中圖(a)為勵磁電流曲線；圖(b)為恒流控製電路中（zhōng），恒流源的輸入（rù）輸出端電（diàn）壓幅（fú）值曲線；圖(c)為單路勵磁時序控製信號。從曲線(b)可以看到，在勵磁係統切換至低壓供電時，由於三（sān）端（duān）穩壓芯片的負載感抗較（jiào）大，其輸出調（diào）節需（xū）經（jīng）曆（lì）過渡過程，待輸入輸出壓差穩定後，勵磁電流隨後進入穩態，進入穩態所需時間約為13ms。
經過對比上述（shù）實驗（yàn）結果可知，相對於某（mǒu）公（gōng）司采（cǎi）用的在H橋低（dī）端設置恒流晶體管進行恒流控製的方法，本（běn）文研製的勵磁係統，勵磁電流響應速度提升4倍，從而保證勵磁電流在勵磁周期內具（jù）有較長的（de）穩定（dìng）段（duàn），並保證傳感器輸（shū）出信（xìn）號的（de）零點穩定性。綜上，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（tú）7曲線結合（hé）圖2可知，在勵磁方向切換後，檢（jiǎn）流電路檢測到的圖7(a)中（zhōng）的（de）勵磁電流瞬間為負，此時勵磁線圈處於電（diàn）能泄放狀態（tài）並向能量反饋電路中的儲（chǔ）能電容充電。由於儲能電容充（chōng）電，高、低（dī）壓切換電（diàn）路的輸（shū）出電壓從80V逐漸升高；待勵磁線圈能量泄放完即勵磁電（diàn）流為零時，儲能電容兩端電壓（yā）達到*高86V並（bìng）開始放電，勵磁電流開始上升；儲能電容電壓降低至80V時，高低壓（yā）切換（huàn）電路趨於80V的穩定輸出狀態，此時（shí）勵磁電流繼續上升；待勵磁電流上升至設定的超調量205 mA後，遲滯比較電路控製高低壓切換電路切（qiē）換至17V低壓源作為（wéi）勵磁工作電源，恒流電路在17V低壓源輸入下進行（háng）恒流控製輸出。
根據測得的（de）勵磁電流和儲能電（diàn）容的電壓信號，參考電感和電容的能（néng）量計算（suàn）公式，可計算得到勵磁方（fāng）向切換時勵磁線圈泄放的能量約為0.01972J，儲能電（diàn）容儲存和回饋的能量約為0.01542J，能量回饋效率達到（dào）78.2%，相較於現有技術中勵磁線圈中能量直接由能量泄（xiè）放回路消耗（hào）掉而言，大幅提高了能量的利用（yòng）效率，並能避免電路（lù）溫升，從而保證係統可靠工作。
2.3 旁路（lù）電路性能測試實驗
為（wéi）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流旁（páng）路電路的控製斷開，即電（diàn）流旁路電（diàn）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（dī）壓切換電路能正常切換至低壓，遲滯比較電路的滯環閾（yù）值上限（xiàn）設置為172mA，低於勵磁電流穩態設定值；閾值下限為112mA。針對50mm口徑的耐酸堿管道流（liú）量（liàng）計一次儀表，采用25Hz方波勵磁的結果曲線如（rú）圖8所示。將圖7所示實驗結果曲線（xiàn）進行局部放大如圖9所（suǒ）示。由圖8可（kě）知，在（zài）勵磁電流上升至遲滯比較電路滯（zhì）環閾值上限後，高低壓切換電路（lù）立刻切換低壓源，作為（wéi）勵磁工作（zuò）電源給恒流控製電（diàn）路。在輸入掉壓瞬間，由於恒流控（kòng）製電路中的三端線性穩壓器自身的工作（zuò）特性，導致輸出電流也（yě）出現瞬（shùn）間波動。*後，恒流控製電路在低壓（yā）源供電的（de）情況下，控製輸出勵磁電（diàn）流（liú）增（zēng）大至穩態設定值（zhí）。
實驗結果表明，高壓源向低壓源切換後，三（sān）端穩壓器的（de）工作特性致使的電流波動和低壓源供電情況（kuàng）下的（de）恒流（liú）控製，會大幅（fú）延長勵磁電流的穩態響應時間。圖8所示勵磁電流約在17ms左右進入穩態，圖9所示勵磁電流（liú）的穩態響應時間約為12ms。這表明，在采用三端穩壓器（qì）搭建恒流控製電路的情況下，電流旁路電路能有效克服三端穩壓器工作特性的影響，並（bìng）能方便的實現電流超調，加快勵磁電流的（de）響應速度。
2.4 勵磁電流長期運行穩定性測試
為了評測所研製勵磁係統長（zhǎng）期運行穩（wěn）定性和電流精度，本（běn）文進行了長時間運行測試實驗，實驗時間為72h。實驗中仍采（cǎi）用50mm口徑的耐酸堿管道流量計一次儀表，勵（lì）磁電流設為178mA，勵磁頻率設（shè）為12.5Hz。實驗時，勵磁電流幅值（zhí）通過（guò）耐酸堿管道流量計二（èr）次儀表（biǎo）的信號（hào）調理采集模塊，轉換成數字信號送給DSP。DSP每隔18s將一個勵磁（cí）電流平穩段的采樣點（diǎn）數據保存至外擴的64kW的（de）SARAM中。72h的勵磁電流采（cǎi）集結果如圖10所示。
由圖可知，勵磁係統在上電工作後需要大約2,h進行預熱，隨後（hòu）勵磁電流進入穩態，係統工作穩定。不考慮係統預熱過程（chéng），由采集（jí）得到的勵磁電流數據計算可得勵（lì）磁電流在72h內的波動率約為0.0156%，從而表明該勵磁係統在長時間運行下能夠可靠穩定工作。
2.5 水流量標定實驗
為了評測係統的實際應用效果，進（jìn）行了水流量標定實（shí）驗。分別針對50mm口徑與100mm口徑（jìng）的傳感（gǎn）器進行標定。係統勵磁方式采用方波勵磁，勵磁頻率為12.5Hz，管道*大流速（sù）為7m/s左右，*小流（liú）速為（wéi）0.3 m/s左右，標定結果如表1所示。
由標（biāo）定結果可知，所研製的耐酸堿管道流量計（jì）係統（tǒng）針對50mm口徑（jìng）的水流量標定示值誤差小於0.41%，重（chóng）複性誤差（chà）小（xiǎo）於0.11%。針對（duì）100mm口徑的水流（liú）量標定（dìng）示（shì）值誤差小於0.21%，重複性誤差小於0.12%。據此（cǐ）可（kě）知，所研製的耐酸堿管道流量計係統針對50mm與100mm口徑的水流量標定（dìng）精度（dù）均優（yōu）於0.5級。
3、結論
1) 由能量回饋效率性能測（cè）試實驗可（kě）知（zhī），采用能量回（huí）饋電路對勵磁方向切換後，線圈中剩餘的能量進行存儲（chǔ）並利用，該方法較（jiào）於國內普遍通過轉化為熱量進行消耗的方法而（ér）言，能夠提高係統78.2%的能量利用效率，降低電路能量耗散，保證電路長期可靠工作。
2) 由勵磁電流響應時間性能測試以及（jí）旁路電路性能測試實驗可（kě）知，相較於PWM反（fǎn）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（kòng）製的（de）方法，采用電流旁路電路的高低壓勵磁方式能（néng）夠使得勵磁電流產生響應（yīng）超調，加快恒流控製（zhì）的響應速（sù）度，使（shǐ）得勵磁（cí）電流響應時間從51ms縮短到12ms，恒（héng）流控製響應速度提升至400%，從而有利於進一（yī）步提高耐酸堿管道流量計的勵磁頻（pín）率，減小漿液測量中的漿液幹擾。
3) 由勵磁電流（liú）長期（qī）運行穩定性測試實驗可知，較於采用PWM反饋控製方法，勵磁電流穩態段紋波嚴重，研製的勵磁係統72h內勵磁電流波動率為0.0156%，從而表明長（zhǎng）時間運行下，本係統能夠穩定可靠工作且勵磁（cí）電流波動率較小。
4)由（yóu）水流量標定實驗可知，針對（duì）50mm與（yǔ）100mm口徑傳感器，標定示值誤差小於0.41%，重複性誤差小於（yú）0.11%，表明研製的勵磁（cí）係統能（néng）夠為耐酸（suān）堿管道流（liú）量計的高精（jīng）度測量提供保證。
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