基于剩磁原理的微功耗脈沖勵(lì)磁方法研究

1、文章編號(hào)：文章編號(hào)：15100591510059基于剩磁原理的微功耗脈沖勵(lì)磁方法研究基于剩磁原理的微功耗脈沖勵(lì)磁方法研究ResearchontheMagizingMethodwithSharpPulsesMicroPowerConsumptionBasedonMagicRemanence李澤松123，左富強(qiáng)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(jì)量測(cè)試研究院2，浙江寧波315048；浙江大學(xué)控制科學(xué)與

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

3、7China)摘要摘要：針對(duì)目前恒流源勵(lì)磁方法功耗過(guò)大而無(wú)法滿足電磁水表微功耗要求的問(wèn)題，提出基于剩磁原理的微功耗脈沖勵(lì)磁方法。通過(guò)對(duì)電磁流量傳感器磁場(chǎng)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(lì)磁線圈供電，使磁場(chǎng)發(fā)生反轉(zhuǎn)并穩(wěn)定。根據(jù)這一原理，設(shè)計(jì)了脈沖勵(lì)磁磁路和雙向脈沖發(fā)生電路，并進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，相對(duì)恒流勵(lì)磁方法，基于剩磁原理的脈沖勵(lì)磁方法可以將勵(lì)磁功耗大大降低，并且得到穩(wěn)定的工作磁

4、場(chǎng)，有利于提高電磁水表的使用壽命和流量信號(hào)的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：電磁水表；微功耗；脈沖勵(lì)磁；剩磁；矩磁材料；矯頑力中圖分類號(hào)：TH814文獻(xiàn)標(biāo)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(lì)磁功耗大的問(wèn)題，達(dá)不到微功耗的效果。由于勵(lì)磁功耗主要由持續(xù)的勵(lì)磁電流引起，因此，盡量縮短勵(lì)磁時(shí)間是降低功耗必須解決的問(wèn)題?？紤]到電磁流量傳感器工作磁場(chǎng)為交變矩形波形，本文根據(jù)這一特點(diǎn)，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(diǎn)，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(dòng)勢(shì)，便

8、可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)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(lì)磁信號(hào)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(dāng)勵(lì)磁磁場(chǎng)從零增加到矯頑力HC時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度從Br變到Br，或反向變化。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0~HC范圍內(nèi)緩變，磁場(chǎng)強(qiáng)度HHC時(shí)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(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度從HC減小到0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度會(huì)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(jiàn)，在連續(xù)的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化過(guò)程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化屬于開(kāi)關(guān)式，在兩個(gè)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(chǎng)的性能。首先，可以避免采用恒流源持續(xù)供電的勵(lì)磁方式，大大降低勵(lì)磁功耗；其次，可以提高工作磁場(chǎng)的穩(wěn)定性，減小