針對目前國內電磁流量計無法測量漿液流量的難題，本項目提出基于線性電源的高頻方波勵磁方案，建立漿液信號的近似***斯分布模型，提出基于統計分析與信號重構的漿液信號處理方法，并研制基于DSP的漿液型電磁流量計，實現漿液流量的快速、穩定測量，穩態波動率和動態響應時間優于技術水平先進的日本東芝公司的儀表。該作品擁有自主知識產權，打破了國外技術壟斷，已由國內***的儀表企業--重慶川儀自動化股份有限公司產業化。
隨著節能減排和過程控制的要求，以及電磁流量計自身結構上具有耐磨損，測量管內無節流件等優良特性，它將成為漿液流量測量的重要儀表，廣泛應用于石油、化工、冶金和造紙等行業，用于水煤漿、礦漿和紙漿等漿液流量的測量。 國外一些***公司的儀表可以用于漿液測量，產品壟斷了***市場，價格昂貴。而國內領域則遠遠落后，行業應用依賴于進口儀表。高產電磁流量計由于勵磁頻率低、僅采用簡單的濾波處理，無法克服漿液噪聲的影響，測量結果波動一般大于20%；為了降低波動而進行的大阻尼調節，又導致其動態響應時間長，無法滿足工業應用中測量結果穩態波動率小于5%和動態響應時間小于10s的要求。 為此，本作品同時從提高勵磁頻率和研究信號處理方法兩方面尋找解決方案。設計新穎的高頻勵磁方案，采用線性電源搭建恒流源，并以高壓供電，實現高頻方波勵磁，保證信號特點的穩定；基于大量的實驗數據，運用概率分析方法，建立漿液流量信號的統計模型，揭示其本質特征；在此基礎上，提出一種基于統計分析與信號重構的漿液流量信號處理方法，去除漿液干擾，獲得準確和穩定的測量結果；最終采用DSP芯片TMS320F2812研制漿液型電磁流量計，實時進行勵磁控制和信號處理，實現漿液流量的快速、準確的測量，解決國內電磁流量計無法測量漿液流量的難題。 作品通過水流量標定，并與技術水平先進的日本東芝公司的儀表進行了漿液流量測量對比實驗。結果表明，本作品水流量測量精度優于0.3%，漿液測量的穩態波動率小于2.5%，動態跟隨響應時間小于4s，達到了工業應用的要求，且性能指標優于日本東芝公司產品的指標（穩態波動率小于3%，響應時間小于6s）。 該作品已由國內***的儀表企業—重慶川儀自動化股份有限公司實施產業化，填補了國內電磁流量計漿液測量技術的空白，有助于打破國外技術的壟斷，降低國內市場對進口產品的依賴，應用前景廣闊。
設計目的： 解決國內電磁流量計無法測量漿液流量的難題，打破國外技術壟斷，滿足工業應用中不斷提出的漿液流量測量的需求，為工業過程控制和節能減排提供有效的測量手段。 基本思路： 國內的電磁流量計在測量漿液流量時普遍存在以下兩個問題：(1)勵磁頻率低，受到漿液噪聲的影響很大。雖然試圖提高勵磁頻率，但是勵磁電流無法進入穩態。(2)僅采用簡單的濾波處理，無法克服漿液噪聲造成的大波動。研究發現，漿液噪聲的幅頻特性滿足1/f分布，在低頻段造成的干擾***大。因此，提高勵磁頻率可使有用信號避開漿液噪聲的低頻段干擾，有助于降低漿液噪聲的影響。因此，我們分別從提高勵磁頻率和研究信號處理方法兩方面來尋找解決方案。 創新點和技術關鍵： (1)設計基于線性電源的高頻勵磁控制方案，勵磁頻率可以達到25Hz，勵磁電流很快進入穩態，而目前國內***的勵磁頻率只有5Hz。這為克服漿液噪聲提供了前提條件。 (2)基于大量實驗數據，采用統計方法建立漿液流量信號的模型，揭示了漿液信號幅值服從近似***斯分布的特點。 (3)針對漿液信號的特點，提出基于統計分析和信號重構的漿液信號處理方法，顯著降低了漿液流量測量時輸出結果的波動，并提高了響應速度。 (4)以DSP芯片為核心，研制漿液型電磁流量計，實時實現高頻勵磁控制和漿液信號處理，實現了漿液流量測量，性能指標優于技術水平先進的日本東芝儀表。 主要技術指標： 水流量測量精度達到0.3***； 漿液測量的穩態波動率小于2.5%，動態響應時間小于4s。
電磁流量計由于其自身具有耐磨損、內部無節流件等優良特性，將成為測量漿液流量的重要儀表，被廣泛應用于石油、化工、冶金和造紙等行業。但是，目前國內電磁流量計由于采用低頻勵磁和簡單的濾波處理方法，無法測量漿液流量，具體表現為測量結果波動非常大，不滿足工業應用中漿液流量穩定快速測量的要求。 在電磁流量計勵磁方式的研究上，國內主要集中在低頻勵磁方面，以及勵磁方式改進和對現有勵磁電路性能的改進上，沒有專門針對抑制漿液噪聲而具體設計高頻方波勵磁控制方案。國外主要采用高頻勵磁或雙頻勵磁來降低漿液噪聲的影響。如日本東芝公司的雙激勵電磁流量計，擁有兩個勵磁單元。***勵磁單元產生一個頻率在4Hz***8Hz內的低頻方波勵磁磁場，第二勵磁單元產生一個頻率在25Hz***35Hz內的高頻方波勵磁磁場。日本橫河電機的雙頻勵磁電磁流量計，采用高頻75Hz的方波調制低頻6.25Hz的方波，得到雙頻方波勵磁信號。但是，沒有披露實現細節。 在信號模型建立上，國內目前對電磁流量計開展的建模研究主要為傳感器中磁場和磁路設計的模型、干標定模型和氣液兩相流量的三維立體仿真模型等，而針對電磁流量計傳感器信號開展的建模研究非常少。國外則對交流勵磁的信號模型，明渠式電磁流量計等進行了建模研究。但是，都沒有針對漿液流量的傳感器輸出信號的幅值解調結果進行統計分析，建立其概率統計模型的相關研究。 在對漿液流量信號的處理上，國內專利CN101451867（漿液型電磁流量計.2009-6-10）雖設計了漿液型電磁流量計，并提出采用“智能模糊算法”處理漿液噪聲，但沒有給出任何具體設計，也無類似的產品問世。國外對于漿液流量的信號處理主要由一些***的儀表企業掌握。如日本東芝公司的雙激勵電磁流量計，流量平穩時，根據***勵磁單元，生成流速信號。流量受漿液等噪聲干擾時，根據第二勵磁單元，生成第二流速信號，并據此測量漿液流量。日本橫河的雙頻勵磁電磁流量計，采用高頻75Hz的方波調制低頻6.25Hz的方波，得到雙頻方波勵磁信號。低頻勵磁用于穩定信號特點，高頻勵磁用于降低信號中的漿液干擾。日本山武公司提供了一種電磁流量計，采用一種頻帶衰減的濾波器降低漿液噪聲的影響。但是，具體的技術細節如信號模型和處理方法等都沒有披露，產品占據了很大的市場份額，且價格昂貴，是國內儀表價格的2-3倍。