基于剩磁原理的微功耗脈沖勵磁方法研究

1、文章編號：文章編號：15100591510059基于剩磁原理的微功耗脈沖勵磁方法研究基于剩磁原理的微功耗脈沖勵磁方法研究ResearchontheMagizingMethodwithSharpPulsesMicroPowerConsumptionBasedonMagicRemanence李澤松123，左富強1，王欣欣1，姚靈1（寧波水表股份有限公司1，浙江寧波315033；寧波市計量測試研究院2，浙江寧波315048；浙江大學控制科學與

2、工程學院3，浙江杭州310027)LiZesong123ZuoFuqiang1WangXinxin1YaoLing1(1.NinngboWaterMeterCo.LTDNingbo315033China2.NingboInstituteofMeasurementTestingNingbo315048ChinaCollegeofControlScienceEngineeringZhejiangUniversityHangzhou31002

3、7China)摘要摘要：針對目前恒流源勵磁方法功耗過大而無法滿足電磁水表微功耗要求的問題，提出基于剩磁原理的微功耗脈沖勵磁方法。通過對電磁流量傳感器磁場的工作方式分析，選擇具有高剩磁、低矯頑力的矩磁材料制作磁路，采用雙向窄脈沖電壓為勵磁線圈供電，使磁場發(fā)生反轉(zhuǎn)并穩(wěn)定。根據(jù)這一原理，設(shè)計了脈沖勵磁磁路和雙向脈沖發(fā)生電路，并進行了試驗測試。測試結(jié)果表明，相對恒流勵磁方法，基于剩磁原理的脈沖勵磁方法可以將勵磁功耗大大降低，并且得到穩(wěn)定的工作磁

4、場，有利于提高電磁水表的使用壽命和流量信號的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：電磁水表；微功耗；脈沖勵磁；剩磁；矩磁材料；矯頑力中圖分類號：TH814文獻標志碼：AAbstract:Tosolvethepowerconsumptionprobleminelectromagicwatermetersanewmicropowerconsumptionmagizingmethodwasproposedbasedonmagicromancebyusings

5、harppulsescomparingtothetraditionalconstantcurrentmagizingmethod.Theoperatingmagicfieldoftheelectromagicflowsenswasexpledtherectangularhysteresismaterialwasedtofabricatemagiccircuitsbecauseofitsactersofhighremanencelowco

6、ercivefce.Therefethemagicdirectioncanbeswitchedstablebybidirectionalsharpvoltagepulses.Accdingtothismethodthemagiccircuitelectriccircuitwereestablishedtobetested.Itwasdemonstratedbythetestresultsthatpower果[58]。但是不能從根本上解決

7、勵磁功耗大的問題，達不到微功耗的效果。由于勵磁功耗主要由持續(xù)的勵磁電流引起，因此，盡量縮短勵磁時間是降低功耗必須解決的問題?？紤]到電磁流量傳感器工作磁場為交變矩形波形，本文根據(jù)這一特點，選擇矩磁材料制作磁路元件。矩磁材料屬于特殊的軟磁材料，既有軟磁材料矯頑力小的特點，又具有很高的剩磁，其矩形比BrBs一般大于0.8，其磁滯回線如圖1所示。從圖中可以看，矩磁材料磁滯回線外形與硬磁材料近似，但是由于矯頑力HC很小，因此只需要很小的磁動勢，便

8、可實現(xiàn)磁場方向的反轉(zhuǎn)，且由于矩形比高，剩磁密度Br與飽和磁通密度Bs相差很小，勵磁信號消失后，磁路中可保持與飽和磁通很接近且穩(wěn)定的剩磁通。BrBBsBrBsHCHCH圖1矩磁材料磁滯回線Fig.1TheBHloopofrectangularhysteresismaterial此外，從圖1所示的磁滯回線中可看出，當勵磁磁場從零增加到矯頑力HC時，磁感應(yīng)強度從Br變到Br，或反向變化。由于磁感應(yīng)強度B在0~HC范圍內(nèi)緩變，磁場強度HHC時幾

9、乎不變，在HC附近是驟變，H稍大于HC，便發(fā)生方向反轉(zhuǎn)，從Br變到Br。當磁場強度從HC減小到0時，磁感應(yīng)強度會保持方向翻轉(zhuǎn)后的大小，直到下一次反向的HC出現(xiàn)。由此可見，在連續(xù)的磁場強度變化過程中，磁感應(yīng)強度B的變化屬于開關(guān)式，在兩個狀態(tài)（Br，Br）之間切換。結(jié)合電磁流量傳感器的要求，可以看出，矩磁材料的磁特性可以大大提高工作磁場的性能。首先，可以避免采用恒流源持續(xù)供電的勵磁方式，大大降低勵磁功耗；其次，可以提高工作磁場的穩(wěn)定性，減小