LDZ-I型電磁流量轉(zhuǎn)換器工作原理
LDZ-I型電磁流量轉(zhuǎn)換器是由比較電路（反饋?zhàn)儔浩鳎⒏咻斎胱杩骨爸梅糯笃?、主放大器、同期相敏整流器、直流功率放大器、霍爾乘法器?0°干擾補(bǔ)償器等部分組成的。它的原理方框圖如圖4-1所示。
從方框圖可知，來自變送器的輸入信號e（包含流量信號和若干干擾）與霍爾乘法器的負(fù)反饋閉環(huán)信號ef在輸入端進(jìn)行比較后，得差值信號ex。此信號經(jīng)高阻抗前置放大器和主放大器放大到足夠高的幅值，輸給同期相敏整流器和90°干擾補(bǔ)償器。同期相敏整流器將主放大器輸出的與被測流量成正比的交流電壓解調(diào)成直流電壓，饋送到直流功率放大器，將直流電壓轉(zhuǎn)換成0~10mA直流電流I輸出。同時(shí)，電流I流經(jīng)霍爾乘法器的激磁線圈，產(chǎn)生直流磁場Bf，作用霍爾元件。另外與變送器激磁電流is成正比的電流if加到霍爾元件的控制電極上，這樣，當(dāng)霍爾元件的靈敏度系數(shù)為KH，乘法器的磁感應(yīng)系數(shù)為Kf時(shí)，霍爾元件電勢極上的輸出電壓eH便與控制電流if和直流磁場Bf的乘積成正比。輸出電壓eH經(jīng)量程調(diào)整電位器W2分壓后便可作為整機(jī)的負(fù)反饋電壓ef。
90°干擾補(bǔ)償器中也設(shè)有同期相敏整流器，它將主放大器輸出的90°干擾鑒別處理，然后解調(diào)變換后負(fù)反饋至主放大器的輸入端，與90°干擾進(jìn)行比較，從而有效地抑制了90°干擾，避免了主放大器的飽和。另外，高輸入阻抗前置放大器采用差動(dòng)放大電路，提高了抗共模干擾的能力。至于高次譜波干擾，則由主放大器電路中的低通濾波器來去除。
上述工作過程可用數(shù)學(xué)公式表示如下：
ex=e-ef (4-1)
I=KA * eX (4-2)
eH=Kf * KH * if * Bf (4-3)
ef=α * eH (4-4)
Bf=K1 / I (4-5)
if=K2 * is (4-6)
式中：
KA--為整機(jī)的開環(huán)放大系數(shù)；
α--為量程電位器的分壓系數(shù)（α=ef/eH）；
K1--為霍爾乘法器激磁線圈的變換系數(shù)；
K2--為電流互感器的電流變換系數(shù)。
由 (4-1)、 (4-3)~(4-6)式代入 (4-2)可得：
I=KAe/(1+K1 K2 KA Kf KH αis) (4-7)
當(dāng)K1 K2 KA Kf KH αis>>1時(shí)，上式可近似表示為：
I≈e/(K1 K2 Kf KH αis) (4-8)
因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B與激磁電流i成正比，所以
B=K3is （4-9）
式中K3為變送器激磁線圈的變換系數(shù)。將上式代入4-8式可得：
I=K3e/(K1 K2 Kf KH B α)=K e/B (4-10)
式中：K=K3/(K1 K2 Kf KH α)
I=(4K/πD)*D=C * D (4-11)
式中C為一常數(shù)。由此可見，轉(zhuǎn)換器的輸出電流I與被測介質(zhì)流量Q成正比。
從以上分析可知：
1.變送器輸出的流量信號e與磁感應(yīng)強(qiáng)度B也即與is成正比，因此，e直接受電源電壓和電源頻率波動(dòng)的影響。而根據(jù)（4-11）式，轉(zhuǎn)換器的輸出電流I與流量Q成正比，與上述因素?zé)o關(guān)，這是轉(zhuǎn)換器電路完成了e/B運(yùn)算的結(jié)果。
2.可以通過改變分壓系數(shù)α值來改變轉(zhuǎn)換器的量程范圍。
3.比例系數(shù)K包括霍爾乘法器的磁感應(yīng)系數(shù)Kf和霍爾元件的靈敏度系數(shù)KH，因此霍爾乘法器的線性度和穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)換器的性能影響較大。
4.轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電流if和相位都是以變送器的激磁電流is為基準(zhǔn)的，由于變送器的口徑不同，即使是同一口徑，激磁電流is也有所不同，所以基準(zhǔn)電流if也不一致，使得轉(zhuǎn)換器和變送器不能進(jìn)行互換。
5.根據(jù)理論計(jì)算可知，其理論誤差
δ=（I計(jì)-I理）/I理 * 100% （4-12）
式中：I計(jì) 為近似計(jì)算值；I理 為理論計(jì)算值。
把4-7和4-8式代入4-12式，整理后得：
δ=1/(K1 K2 KA Kf KH αis) * 100%=1/(KA β) 100% (4-13)
式中：β=K1K2KfKHαis 為反饋系數(shù)。
若KAβ=100 則δ=1%
KAβ=200 則δ=0.5%
KAβ=400 則δ=0.25%
所以必須使KAβ>200才能保證轉(zhuǎn)換器的理論誤差δ<0.5%。
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