励磁方式即产生磁场的方式。它决定电磁流量计抗干扰能力的强弱和零点稳定性的好坏。励磁方式的难点是在无限大范围内产生磁感应强度均匀的磁场。表2-15是各种励磁方式的波形和特点。

a.直流励磁。直流励磁是用永磁铁或直流电嫦弊卿整恒定磁感应强度磁场的励磁方法，其感应电流恒定。其优点是没有涡电流，也没有极化现象。

·极化。恒定的直流电压使流过测量管的电解质液体极化，其后果是:

》电极上极化电压与信号电压叠加在一起，很难被分离.

》极化电压随温度变化而变化，使信号随温度发生漂移，造成测量不稳定.

》直流电压导致测量管内电解质液体的正、负离子向负、正电极移动，限碍导电离子的继续移动，引成中间离子密度小的空腔，造成电极间内阻增大，影响仪表正常工作。

  因此，直流励磁方式不能用于含电解质的液体流量测量。

·涡电流。交变磁场内金属导体和导电液体产生感应电动势，感应电动势在金属导体和流体内围绕导体中心呈现涡状流动，称为涡电流.涡电流造成功率损耗和使流体和管道温度升高，降低感应信号。

》当采用交流励磁方式时，由于圆管内流体流速不均匀，管轴中心流速最快，管壁处流速最慢，因此，在磁场中导电液体内感应的感应电动势在z轴最大，越向管壁靠近，其电动势越弱。这种大小不一致的变动电场周围形成变动的闭合二次磁力线，在流体内造成闭合的涡电流.流体处于紊流状态时的速度分布可近似地用抛物线描述，即其流速变动，因此，交流励磁产生涡电流。

》当磁场管轴线方向不是无限长时，在测量管两端磁感应强度减小，因此，电极附近的感应电动势较大，测量管两端的感应电动势减小，由于流体内部电场不均匀，造成沿测量管的方向的涡电流。

 采用直流励磁方式没有交变的磁场，因此，直流励磁方式不会产生涡电流。

·液态金属的直流励磁.与电解质液体的导电不同，液态金属的导电是电子导电，在直流磁场下感应的电子只向一个方向流动，没有极化现象，也不会造成离子密度不均匀的空腔问题，也没有交流励磁方式下的涡电流，因此，直流励磁方式常用于液态金属流体的流量测量.例如，常沮下的汞、高温下的钠、秘等流体的流量测量。

b.交流正弦波励磁。采用工频50Hz (60Hz)正弦波励磁产生交变磁场.交变磁场作用下产生的感应电压信号也是交变信号，降低极化效应。因此，这种励磁方式具有极化电压很低;励磁电源简单;信号电动势强，测量精度高；励磁频率高，响应速度快等优点.但它易受外界电磁干扰影响，包括正交干扰、同相干扰等，从而使零位不稳定;系统线性度变差;涡电流造成涡流损耗和磁滞损耗，也使功率损耗增大。

    测量液固两相流的浆液流体流量时，由于这种励磁方式的交流励磁频率高，固体流过电极产生的浆液噪声(直流极化电压)较小，因此，仍采用交流正弦波励磁方式。

    采用正弦波励磁，磁感应强度表示为:B=Bmsinωt，其中，Bm是幅值，ω是角频率，ω=2πf,f=50Hz。所测的体积流量表示为：

.变压器效应。将电磁流量计的励磁线圈作为变压器初级线圈，则流体流动时因切割磁力线，出现感应电压，可认为电极和流体组成变压器的次级线圈。由于电极引出线回路的平面不能完全与磁力线平面并行，因此，当流体流速为零时，仍在电极两端感应出电压，这种效应称为变压器效应。由于变压器效应，造成流速为零时，电磁流量计输出不为零。

.正交干扰.在交流励磁磁场中，由于变压器效应，其感应的电动势比流量信号的相位滞后90°，因此，称这样的干扰为正交干扰。正交干扰是磁感应强度对时间的微分，因此也称为微分干扰.正交干扰的特点是与流量大小无关，即流量为零时，正交干扰仍存在。正交干扰幅值与励磁频率成正比，可表示为:e1 =Bmwsin (wt-90°).因此，励磁频率越高正交干扰越严重。降低励磁频率可减小正交干扰的影响。

.涡电流引入的正交干扰。交流励磁磁场在导电金属管道内感应出电流称为涡电流。涡电流产生二次磁通，再在电极之间感应出电动势，由于该电动势与流量信号的相位差为90°，因此，涡电流也引入正交干扰。此外，电极附近的固体绝缘电阻破坏涡电流对称性也会出现因共模状态破坏造成的正交干扰。

.同相干扰。同相干扰是指与流量信号同相位的干扰。例如，因变压器效应造成电动势与流量信号有90°相位差.如果该干扰信号造成涡电流，则该涡电流造成的二次磁通再引入90°相位，从而使该干扰与流量信号同相.因此，同相干扰是正交干扰的再次微分所得。它是电磁流量计零漂和不稳定的主要原因。同相干扰与励磁频率的平方成正比，可表示为：其中，Rr是两电极间的内阻;R是总阻抗;Um是励磁电压幅值。

c.低频矩形波励磁。目前大多数电磁流量计采用这种励磁方式。

  根据正交干扰和同相干扰的特点，降低励磁频率有利于降低正交干扰和同相干扰.而同相干扰是正交干扰的再微分，因此，应降低正交干扰。正交干扰是微分干扰，因为矩形波信号的转换过程极短，而矩形波的非转换时间，其信号幅值稳定.因此，将正弦波励磁改为矩形波信号有利于降低正交干扰。低频矩形波励磁就是用这种方式降低正交干扰和同相干扰的。它应用不同时序，由矩形波后沿向前采样的时间段处于矩形波的稳定幅值段，因此，可消除波形前沿产生的微分干扰，即正交干扰，并可消除它的再微分信号(同相干扰)。

.串模干扰。单端信号输出形式中混人的干扰称为串模干扰，或正态干扰、横向干扰等。

  当电磁流量计的感应电压输出采用一个信号端、另一个基准接地端时，称为单端信号输出。这时引入的干扰称为串模干扰。例如，交流励磁信号在输出回路感应出电动势就形成串模干扰。

.共模干扰。相对于公用电位基准点，放大器的两个输人端同时出现的干扰称为共模干扰，或对地干扰、纵向干扰等。例如，电磁流量计的电极两端对地出现的幅值相等，极性相反的干扰电压就是共模干扰。由于接地不良或静电屏蔽不好造成电磁流量计的干扰就是共模干扰。

  低频矩形波励磁采用低频励磁(励磁频率约为工频的1/8-1/32)的矩形波信号，它的矩形转换过程很短，造成的微分干扰很小，因此，可有效克服正交干扰和同相干扰。同时，由于引人50Hz的串模干扰在采样时间内正、负面积相等，可得到相互抵消。由于低频矩形波励磁具有克服直流励磁的极化电压大、避免交流励磁存在的正交干扰和同相干扰等优点，在电磁流量计中获得广泛应用。

低频矩形波励磁分为两值波励磁(单极性和双极性)、三值波励磁等。三值矩形波励磁信号中有两段时间信号为零，它们在正态和负态采样之间，有利于对信号进行零位检查和自校，但励磁电路要更复杂。因此，一般仍采用两值矩形波励磁。图2-24是低频矩形波励磁时的有关信号波形。可看到，为消除微分干扰，可将励磁线圈中电感L与电阻R之比减小，使励磁电流进入稳定时，微分干扰已经很快衰减。此外，在同步采样时，可将采样信号设置在励磁电流的后半部分，使微分干扰信号不能进入流量采样信号，从而消除微分干扰.混入的50Hz串模干扰在采样周期的正、反方向相互抵消见图2-24，因此，低频矩形波励磁既能克服正交干扰、同相干扰，又能克服直流励磁的极化电压干扰，得到广泛应用。

d.高频矩形波励磁。这是采用相对于低频(1/8-1/32工频)的高频(100~400Hz)矩形波励磁方式。一些应用，例如，检测空管电导率时，可采用高达2000Hz的高频矩形波励磁。高频励磁有利于对浆液流体流量测量，因高频励磁可降低电极产生的极化电压，减弱测量输出的抖动和抑制高频干扰，并可提高系统的响应速度。

e.可编程脉宽矩形波励磁.用单片机的可编程功能对励磁电压信号进行脉冲宽度的调节。

.浆液流体噪声。对液固两相流的浆液流量测量，液体中的固体颗粒或纤维摩擦电极，形成呈现尖状的干扰信号，称为尖状干扰.电极为抗腐蚀，在其表面生成一层很薄的氧化膜，其形成过程中，产生极高的极化电压。当两个电极的材质和表面状态完全相同时，生成的极化电压是极性相同、幅值相等的共模干扰电压.当浆液流体中的固体颗粒或纤维摩擦电极时，在电极表面的氧化层被划伤，而在重新生成氧化层的过程中，极化电压发生突变，两电极材质、表面状态存在差异时，其极化共模电压成为差模电压，因此，流量计输出出现大幅波动，这就形成浆液流体噪声。

.降低浆液流体噪声措施。可采用高频矩形波励磁或可编程脉宽调制励磁方式.可编程脉宽调制励磁方式采用编程改变励磁矩形波的脉冲宽度和励磁频率，从数据采集和软件上削弱尖状干扰的影响.此外，由于采用高频励磁，因此，响应快。但零位稳定性要变差些.

f.双频励磁。高频励磁可降低浆液对电极产生的极化电压，减弱测量输出的抖动和抑制高频干扰，并可提高系统的响应速度。低频励磁可提高系统抗正交干扰和同相干扰的能力，提高零位稳定性。因此，日本横河公司研制了双频励磁电磁流量计。它用低频(6.25Hz)励磁信号上叠加高频(75Hz)励磁信号组成双频励磁，如图2-25所示。对应地，用不同采样频率采集感应电压，这种方法具有稳定的零点。

与矩形波励磁类似，双频励磁也有两值励磁和三值励磁等方式。