BURKERT流量計(jì)介質(zhì)電導(dǎo)率與測(cè)量的關(guān)系
    BURKERT流量計(jì)是根據(jù)導(dǎo)電流體通過(guò)外加磁場(chǎng)時(shí)感生的電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量導(dǎo)電流體流量的一種儀器，傳感器主要組成部分是：測(cè)量管、電、勵(lì)磁線圈、鐵芯與磁軛殼體。電磁流量計(jì)介質(zhì)電導(dǎo)率與測(cè)量的關(guān)系：
    目前，BURKERT流量計(jì)轉(zhuǎn)換路的輸入阻抗已經(jīng)大大進(jìn)步了，導(dǎo)電性液體時(shí)通常不會(huì)由于介質(zhì)電導(dǎo)率的變化而引起誤差，但對(duì)于一定的轉(zhuǎn)換器輸入阻抗，被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率有一個(gè)下限值min，不能低于該下限值。例如當(dāng)電導(dǎo)率超過(guò)10－1（S／cm）左右時(shí)，就會(huì)降低流量信號(hào)，改變指示值，即指示流量值小于實(shí)際流量值。
    這是由于在電磁流量變送器中，磁場(chǎng)為有限長(zhǎng)，被測(cè)的導(dǎo)電液體只有流過(guò)有限磁場(chǎng)時(shí)，才能產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)e。
    所以，代表流量信號(hào)的感生電動(dòng)勢(shì)e是磁場(chǎng)部門(mén)的導(dǎo)電液體切割磁力線的結(jié)果，磁場(chǎng)兩端以外的導(dǎo)電液體沒(méi)有對(duì)e作出任何貢獻(xiàn)。相反，因?yàn)樗鼈円彩呛蛢蓚€(gè)電連通的，故也就構(gòu)成了一部門(mén)外電路。當(dāng)變送器與轉(zhuǎn)換器連接在一起時(shí)，這部門(mén)外電路就與轉(zhuǎn)換器輸入阻抗相并聯(lián)而成為變送器的負(fù)載。
    當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率很大時(shí)，外電路的電阻較小，達(dá)時(shí)無(wú)論轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗有多高，并聯(lián)的結(jié)果將取決于這部門(mén)液體外電路，從而減小變送器與轉(zhuǎn)換器之間的傳輸精度。
    對(duì)BURKERT流量計(jì)來(lái)說(shuō)不受介質(zhì)電導(dǎo)率影響是有一定的范圍的，被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率既不能太大，也不能太小。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)換器輸入阻抗的進(jìn)步，必將可以降低被測(cè)介質(zhì)電導(dǎo)率的下限。
    流量計(jì)用來(lái)指導(dǎo)挖泥船操作施工，防止堵管、悶耙，與密度測(cè)量設(shè)備一起使用構(gòu)成產(chǎn)量計(jì)，為施工操作與管理提供決策數(shù)據(jù)，有利于提高施工效率。其測(cè)量介質(zhì)為液固兩相流體，有別于通常意義下的單一介質(zhì)，測(cè)量難度大大增加。而電磁流量計(jì)（EMF）是根據(jù)電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性流體流量的儀表［1］。與現(xiàn)有各種流量?jī)x表相比，其直線性好、測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍和適用范圍廣、耐腐蝕強(qiáng)，可以解決其他流量計(jì)不易解決的問(wèn)題，如臟污流、腐蝕流等的測(cè)量［2］。
    BURKERT流量計(jì)大多存在零點(diǎn)漂移、轉(zhuǎn)換精度不高、流速不穩(wěn)、空管檢測(cè)易失常等諸多問(wèn)題。對(duì)此，我們進(jìn)行了相關(guān)研究并提出相應(yīng)改進(jìn)措施，現(xiàn)已研發(fā)出一種專(zhuān)門(mén)用于挖泥船的新型電磁流量計(jì)，在耙吸式挖泥船上成功應(yīng)用，取得了很好的效果。本文通過(guò)信號(hào)處理和空管檢測(cè)功能詳細(xì)介紹該新型挖泥船電磁流量計(jì)。
    BURKERT流量計(jì)轉(zhuǎn)換器將此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)測(cè)出，再根據(jù)線性關(guān)系式即可得出流速信號(hào)。圖2為電磁流量計(jì)整體設(shè)計(jì)示意圖。
    考慮到傳感器出來(lái)的微弱信號(hào)容易在傳輸線上損耗，故而電信號(hào)調(diào)理板和空管檢測(cè)功能板就近放置于傳感器出線口，調(diào)理后經(jīng)屏蔽線傳輸轉(zhuǎn)換器上的主控電路。
    結(jié)構(gòu)上管道本身就是個(gè)大的屏蔽體，防止勵(lì)磁線圈磁場(chǎng)泄露，信號(hào)采用屏蔽線傳輸，減少線與線之間信號(hào)干擾，以及空間傳播的干擾，信號(hào)的完整性。
    電路上采用雙核主從式控制，方便流速測(cè)量及其空管檢測(cè)，克服了以往電磁流量計(jì)需要配合密度計(jì)來(lái)使用的缺陷；同時(shí)利用微機(jī)技術(shù)，使其各方面大大提高，更加智能化，更加便于管理施工。
    2勵(lì)磁方式的合理選擇
    BURKERT流量計(jì)大多采用低頻方波勵(lì)磁方式，其主要特點(diǎn)是能避免零點(diǎn)漂移及無(wú)正交干擾，抗同相干擾能力較好［4］。但對(duì)于液固兩相流體而言，當(dāng)固體顆粒撞擊電，表面電位變化形成尖峰狀噪聲，信號(hào)呈現(xiàn)大幅度波動(dòng)。而低頻方波勵(lì)磁不能從硬件技術(shù)上消除這種由于沖擊造成的干擾，要實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定，只能通過(guò)調(diào)整勵(lì)磁頻率外加軟件手段加以消除，但有兩方面的缺陷：
    （1）挖泥船上工況復(fù)雜，挖泥工況與合適勵(lì)磁頻率匹配問(wèn)題很難解決，只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)不斷調(diào)試較合適的頻率參數(shù)。同一工地不同土質(zhì)都需要改變頻率參數(shù)，以目前的現(xiàn)場(chǎng)條件及技術(shù)水平，要做到這一步非常困難，目前基本上采用大體上可測(cè)量的單一頻率。
    （2）采用軟件濾波降低由沖擊噪聲產(chǎn)生的波動(dòng)幅度，波動(dòng)幅度平滑程度越高，則測(cè)量結(jié)果的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性就越差，很多情況下會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失真，尤其當(dāng)高流速、固體含量高、大顆粒的工況。
    而采用工頻（50Hz）電源交流勵(lì)磁方式，消除了電表面的化于擾，抗固體顆粒撞擊電形成尖峰狀噪聲能力強(qiáng)。由于磁場(chǎng)是交變的，所以輸出信號(hào)也是交變信號(hào)，放大和轉(zhuǎn)換低電平的交流信號(hào)要比直流信號(hào)容易得多。但注意的是，用交流勵(lì)場(chǎng)會(huì)帶來(lái)一系列的電磁干擾問(wèn)題。例如正交干擾、同相干擾等，這些干擾信號(hào)與有用的流量信號(hào)混雜在一起。因此，如何正確區(qū)分流量信號(hào)與干擾信號(hào)，并如何有效地抑制和排除各種干擾信號(hào)，就成為交流勵(lì)磁電磁流量計(jì)成功應(yīng)用于液固兩相流體測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)。
    BURKERT流量計(jì)與測(cè)量管道的摩擦及對(duì)測(cè)量元件不定時(shí)的沖擊，會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度的干擾信號(hào)，常規(guī)信號(hào)處理技術(shù)會(huì)造成測(cè)量結(jié)果大幅度波動(dòng)、回零等現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)失去測(cè)量意義。對(duì)于信號(hào)處理有兩個(gè)難點(diǎn)：*，如何將微弱的流量信號(hào)與干擾信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)；，如何測(cè)量的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。解決干擾的辦法：
    （1）需要設(shè)計(jì)合理的回路結(jié)構(gòu)，利用信號(hào)調(diào)理電路減少大部分干擾信號(hào)。
    （2）主控制電路上通過(guò)相敏檢波等一系列硬件電路再結(jié)合軟件進(jìn)行相位補(bǔ)償和零位補(bǔ)償進(jìn)一步消除正交干擾信號(hào)和同相干擾。　　為了測(cè)量的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，將勵(lì)磁信號(hào)和感生電勢(shì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波，再利用軟件算法進(jìn)行除法運(yùn)算得到流速信號(hào)，借此來(lái)得到穩(wěn)定的實(shí)時(shí)流速。