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技術(shù)文章
分析下外部環(huán)境對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量過(guò)程干擾問(wèn)題的分析
閱讀次數(shù)：543 發(fā)布時(shí)間：2019/11/15 8:35:36
分析下外部環(huán)境對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量過(guò)程干擾問(wèn)題的分析
電磁流量計(jì)的干擾問(wèn)題一直是困擾現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精度的重要問(wèn)題，因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的工作是基于電磁感應(yīng)原理，因此理想的工作狀態(tài)應(yīng)該是杜絕了外部的一切電磁干擾的環(huán)境，但是在實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，各種電器與電力設(shè)施設(shè)備并存情況不可避免，導(dǎo)致電磁流量計(jì)的測(cè)量無(wú)法規(guī)避外部的嘈雜的電磁信號(hào)的影響，直接帶來(lái)測(cè)量精度的下降甚至無(wú)法工作，或者數(shù)據(jù)無(wú)法使用。如何去除這種來(lái)自于電磁流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)外部電磁感應(yīng)信號(hào)的影響，保證測(cè)量結(jié)果的精度和穩(wěn)定性，技術(shù)人員提出了許多有效的解決辦法，并且方案一直在改進(jìn)的過(guò)程中。
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式經(jīng)歷了直流勵(lì)磁交流勵(lì)磁，同時(shí)技術(shù)性能有了進(jìn)一步的提高，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，由于其具有對(duì)液體適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，已成為測(cè)量液體流量的首選儀表，在現(xiàn)有的電磁流量計(jì)中，交流低頻矩形波勵(lì)磁方式已成為主要的勵(lì)磁方式，電磁流量計(jì)采用交流勵(lì)磁雖有一定的優(yōu)點(diǎn)，但隨之而來(lái)的電磁干擾，就成為很麻煩的問(wèn)題，特別是電磁干擾信號(hào)與有用的信號(hào)混在一起，它們不僅成分復(fù)雜，而且有時(shí)候干擾信號(hào)還會(huì)比流量信號(hào)大,，在這種情況下怎樣抑制和排除這些干擾，提高信噪比就成了研制和使用電磁流量計(jì)的一個(gè)重要的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題，簡(jiǎn)要闡述了電磁流量計(jì)的幾種勵(lì)磁方式的基礎(chǔ)上分析了低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)中常見(jiàn)的干擾及其影響提出了相應(yīng)的處理措施，以保證電磁流量計(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)鍵詞電磁流量計(jì)抗干擾。
低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)中干擾的分析
低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)是結(jié)合了直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了它們?nèi)秉c(diǎn)的一種勵(lì)磁技術(shù)，低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)隨著集成電路技術(shù)和同步采樣技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用化在電磁流量計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，它的勵(lì)磁磁場(chǎng)波形，如圖所示，其頻率通常為工頻的偶數(shù)分之一，一般為從圖中可以看到在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是一恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁技術(shù)受電磁干擾影響小，不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，正交干擾和同相干擾小等特點(diǎn)。但從整個(gè)時(shí)間過(guò)程看又是一個(gè)交變信號(hào)，具有正弦波勵(lì)磁技術(shù)基本不產(chǎn)生極化現(xiàn)象，便與放大和處理信號(hào)，避免直流放大器零點(diǎn)漂移*噪聲等的優(yōu)點(diǎn)，所以低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)具有很好的抗干擾性能，但從圖#!v，中也可以看到實(shí)際低頻矩形波勵(lì)磁方式中，由于勵(lì)磁電流矩形波存在上升沿和下降沿，在上升沿和下降沿也必然存在正交干擾，雖然很快會(huì)消失，但沿越陡正交干擾電動(dòng)勢(shì)也越大，另外除了由于勵(lì)磁電流引起的正交干擾，在電磁流量計(jì)變送器中，由于兩電極的引線(xiàn)處于交變磁場(chǎng)中，當(dāng)變送器通電后，在引線(xiàn)的閉合回路內(nèi)就產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，
1 對(duì)抗干擾方式的分析
變送器的調(diào)零法
要消除由于3變壓器效應(yīng)4產(chǎn)生的正交干擾，主要有兩種方法"一種是人為的造成一個(gè)與正交干擾幅值相同的信號(hào)去與干擾信號(hào)相互抵消另一種是讓引出線(xiàn)組成的閉合回路在磁場(chǎng)交鏈的磁通所形成的電流之代數(shù)和為零，，下面主要討論后一種方法，如圖，所示，這種方法是在一個(gè)電極上引出兩根導(dǎo)線(xiàn)，分別接在電位器的兩端，另一個(gè)電極的引出線(xiàn)和電位器的中端分別接到轉(zhuǎn)換器的輸入端，即的兩端，這樣就形成了兩個(gè)閉合回路和在閉合回路-中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和閉合回路.中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，各自形成電流1和10，1和10分別經(jīng)過(guò)電位器的中端加到轉(zhuǎn)換器的輸入電阻,上因?yàn)檫@兩個(gè)電流的方向是相反的，當(dāng)被測(cè)液體的流速為零時(shí)，調(diào)整電位
器中心觸點(diǎn)的位置，可以找到一個(gè)平衡點(diǎn)，使兩個(gè)閉合回路的電流大小相等，而方向相反，這樣就可以相互抵消，其關(guān)系可用下式表示
因此從理論上講用這樣的方法可以把因變送器產(chǎn)生的正交干擾完全消除，但由于制造工藝的原因，不可能完全消除，所以還必須采取其他的措施，
同步采樣技術(shù)
當(dāng)信號(hào)連續(xù)時(shí)，我們可使用同步采樣技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，但要注意采樣區(qū)域C寬度C對(duì)稱(chēng)度C及采樣的起始點(diǎn)的選取，特別是在小流量情況下，對(duì)電磁流量計(jì)的測(cè)量精度有較大的影響，采樣頻率要選為工頻周期的整數(shù)倍，這樣即使混有干擾信號(hào)因其采樣時(shí)間為完整的工頻周期，其平均值也為零，干擾電壓不起作用。
數(shù)字濾波技術(shù)
數(shù)字濾波技術(shù)是智能儀器中最常采用的技術(shù)，能夠完成模擬濾波器不能完成的功能，很容易解決脈沖干擾剔除C數(shù)字電路毛刺干擾消除CD6E轉(zhuǎn)換器的抗工頻能力以及輸入微處理器數(shù)字的可靠性等問(wèn)題。
接地
由于電磁流量計(jì)中變送器的輸出信號(hào)很小，為了提高儀表抗干擾的能力，變送器輸入回路的零電位必須接地，同時(shí)變送器的測(cè)量管外殼接地可以起屏蔽作用，減小外界和激磁系統(tǒng)本身的電磁場(chǎng)干擾，必須強(qiáng)調(diào)，流量計(jì)一定要單獨(dú)接地因?yàn)槿襞c其他儀表或電氣裝置共同接地，接地線(xiàn)中的漏電流對(duì)測(cè)量信號(hào)將產(chǎn)生串模干擾，嚴(yán)重時(shí)流量計(jì)將無(wú)法工作，另外，接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電器，避免地電流串入流量計(jì)，造成干擾源。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上的分析，對(duì)電磁流量計(jì)中產(chǎn)生干擾的原因及解決的辦法有了大致的了解，可以看出智能電磁流量計(jì)多種抗干擾技術(shù)的采用，使電磁流量計(jì)抗干擾能力增強(qiáng)，精度和可靠性提高更加的適應(yīng)于工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)
電磁流量計(jì)的干擾問(wèn)題一直是困擾現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量精度的重要問(wèn)題，因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)的工作是基于電磁感應(yīng)原理，因此理想的工作狀態(tài)應(yīng)該是杜絕了外部的一切電磁干擾的環(huán)境，但是在實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，各種電器與電力設(shè)施設(shè)備并存情況不可避免，導(dǎo)致電磁流量計(jì)的測(cè)量無(wú)法規(guī)避外部的嘈雜的電磁信號(hào)的影響，直接帶來(lái)測(cè)量精度的下降甚至無(wú)法工作，或者數(shù)據(jù)無(wú)法使用。如何去除這種來(lái)自于電磁流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)外部電磁感應(yīng)信號(hào)的影響，保證測(cè)量結(jié)果的精度和穩(wěn)定性，技術(shù)人員提出了許多有效的解決辦法，并且方案一直在改進(jìn)的過(guò)程中。
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電磁流量計(jì)的勵(lì)磁方式經(jīng)歷了直流勵(lì)磁交流勵(lì)磁，同時(shí)技術(shù)性能有了進(jìn)一步的提高，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，由于其具有對(duì)液體適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，已成為測(cè)量液體流量的首選儀表，在現(xiàn)有的電磁流量計(jì)中，交流低頻矩形波勵(lì)磁方式已成為主要的勵(lì)磁方式，電磁流量計(jì)采用交流勵(lì)磁雖有一定的優(yōu)點(diǎn)，但隨之而來(lái)的電磁干擾，就成為很麻煩的問(wèn)題，特別是電磁干擾信號(hào)與有用的信號(hào)混在一起，它們不僅成分復(fù)雜，而且有時(shí)候干擾信號(hào)還會(huì)比流量信號(hào)大,，在這種情況下怎樣抑制和排除這些干擾，提高信噪比就成了研制和使用電磁流量計(jì)的一個(gè)重要的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題，簡(jiǎn)要闡述了電磁流量計(jì)的幾種勵(lì)磁方式的基礎(chǔ)上分析了低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)中常見(jiàn)的干擾及其影響提出了相應(yīng)的處理措施，以保證電磁流量計(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)鍵詞電磁流量計(jì)抗干擾。
低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)中干擾的分析
低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)是結(jié)合了直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了它們?nèi)秉c(diǎn)的一種勵(lì)磁技術(shù)，低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)隨著集成電路技術(shù)和同步采樣技術(shù)的發(fā)展和實(shí)用化在電磁流量計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，它的勵(lì)磁磁場(chǎng)波形，如圖所示，其頻率通常為工頻的偶數(shù)分之一，一般為從圖中可以看到在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是一恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁技術(shù)受電磁干擾影響小，不產(chǎn)生渦流效應(yīng)，正交干擾和同相干擾小等特點(diǎn)。但從整個(gè)時(shí)間過(guò)程看又是一個(gè)交變信號(hào)，具有正弦波勵(lì)磁技術(shù)基本不產(chǎn)生極化現(xiàn)象，便與放大和處理信號(hào)，避免直流放大器零點(diǎn)漂移*噪聲等的優(yōu)點(diǎn)，所以低頻矩形波勵(lì)磁技術(shù)具有很好的抗干擾性能，但從圖#!v，中也可以看到實(shí)際低頻矩形波勵(lì)磁方式中，由于勵(lì)磁電流矩形波存在上升沿和下降沿，在上升沿和下降沿也必然存在正交干擾，雖然很快會(huì)消失，但沿越陡正交干擾電動(dòng)勢(shì)也越大，另外除了由于勵(lì)磁電流引起的正交干擾，在電磁流量計(jì)變送器中，由于兩電極的引線(xiàn)處于交變磁場(chǎng)中，當(dāng)變送器通電后，在引線(xiàn)的閉合回路內(nèi)就產(chǎn)生出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，
1 對(duì)抗干擾方式的分析
變送器的調(diào)零法
要消除由于3變壓器效應(yīng)4產(chǎn)生的正交干擾，主要有兩種方法"一種是人為的造成一個(gè)與正交干擾幅值相同的信號(hào)去與干擾信號(hào)相互抵消另一種是讓引出線(xiàn)組成的閉合回路在磁場(chǎng)交鏈的磁通所形成的電流之代數(shù)和為零，，下面主要討論后一種方法，如圖，所示，這種方法是在一個(gè)電極上引出兩根導(dǎo)線(xiàn)，分別接在電位器的兩端，另一個(gè)電極的引出線(xiàn)和電位器的中端分別接到轉(zhuǎn)換器的輸入端，即的兩端，這樣就形成了兩個(gè)閉合回路和在閉合回路-中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)和閉合回路.中感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，各自形成電流1和10，1和10分別經(jīng)過(guò)電位器的中端加到轉(zhuǎn)換器的輸入電阻,上因?yàn)檫@兩個(gè)電流的方向是相反的，當(dāng)被測(cè)液體的流速為零時(shí)，調(diào)整電位
器中心觸點(diǎn)的位置，可以找到一個(gè)平衡點(diǎn)，使兩個(gè)閉合回路的電流大小相等，而方向相反，這樣就可以相互抵消，其關(guān)系可用下式表示
因此從理論上講用這樣的方法可以把因變送器產(chǎn)生的正交干擾完全消除，但由于制造工藝的原因，不可能完全消除，所以還必須采取其他的措施，
同步采樣技術(shù)
當(dāng)信號(hào)連續(xù)時(shí)，我們可使用同步采樣技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，但要注意采樣區(qū)域C寬度C對(duì)稱(chēng)度C及采樣的起始點(diǎn)的選取，特別是在小流量情況下，對(duì)電磁流量計(jì)的測(cè)量精度有較大的影響，采樣頻率要選為工頻周期的整數(shù)倍，這樣即使混有干擾信號(hào)因其采樣時(shí)間為完整的工頻周期，其平均值也為零，干擾電壓不起作用。
數(shù)字濾波技術(shù)
數(shù)字濾波技術(shù)是智能儀器中最常采用的技術(shù)，能夠完成模擬濾波器不能完成的功能，很容易解決脈沖干擾剔除C數(shù)字電路毛刺干擾消除CD6E轉(zhuǎn)換器的抗工頻能力以及輸入微處理器數(shù)字的可靠性等問(wèn)題。
接地
由于電磁流量計(jì)中變送器的輸出信號(hào)很小，為了提高儀表抗干擾的能力，變送器輸入回路的零電位必須接地，同時(shí)變送器的測(cè)量管外殼接地可以起屏蔽作用，減小外界和激磁系統(tǒng)本身的電磁場(chǎng)干擾，必須強(qiáng)調(diào)，流量計(jì)一定要單獨(dú)接地因?yàn)槿襞c其他儀表或電氣裝置共同接地，接地線(xiàn)中的漏電流對(duì)測(cè)量信號(hào)將產(chǎn)生串模干擾，嚴(yán)重時(shí)流量計(jì)將無(wú)法工作，另外，接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大型用電器，避免地電流串入流量計(jì)，造成干擾源。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)以上的分析，對(duì)電磁流量計(jì)中產(chǎn)生干擾的原因及解決的辦法有了大致的了解，可以看出智能電磁流量計(jì)多種抗干擾技術(shù)的采用，使電磁流量計(jì)抗干擾能力增強(qiáng)，精度和可靠性提高更加的適應(yīng)于工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)
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