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電磁流量計(jì)干擾噪聲的特性以及解決辦法

2024年10月14日 09:10:29人氣:397來(lái)源:江蘇力德儀表有限公司

  為了對(duì)電磁流量計(jì)抗干擾技術(shù)加以探討,首先必須對(duì)電磁流量計(jì)干擾噪聲產(chǎn)生的物理機(jī)理和特性加以分析研究,從而根據(jù)各種干擾噪聲的特性采用相應(yīng)的抗干擾對(duì)策,以提高電磁流量計(jì)抗干擾的能力。
 
  電磁流量計(jì)是基于導(dǎo)電性流體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)來(lái)推算流體流量的測(cè)量?jī)x表,其基本工作原理是電磁感應(yīng)定律。因此電磁耦合靜電感應(yīng)是電磁流量計(jì)干擾噪聲的首要來(lái)源;被測(cè)流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學(xué)干擾噪聲是電磁流量計(jì)干擾燥聲的第二來(lái)源;電磁流量計(jì)供電電源的電壓和頻率波動(dòng)等電源干擾噪聲是電磁流量計(jì)干擾噪聲的第三來(lái)源。以上三類(lèi)干擾噪聲的來(lái)源、機(jī)理、特性不同。對(duì)電磁流量計(jì)的影響方式不同,相應(yīng)采用的抗干擾措施也不同。作者結(jié)合雙頻矩形波勵(lì)磁智能電磁流量計(jì)的研究工作,著重就智能電磁流量計(jì)抗干擾技術(shù)加以探討,提出一些抗干擾的對(duì)策,以供智能儀器研究設(shè)計(jì)參考。
 
  1、工頻干擾噪聲
 
  工頻干擾噪聲是由電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合,另外電磁流量計(jì)工作現(xiàn)場(chǎng)的工頻共模干擾,其三供電電源引入的工頻串模干擾等,其產(chǎn)生的物理機(jī)理均是電磁感應(yīng)原理。首先就電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合產(chǎn)生的工頻干擾對(duì)電磁流量計(jì)工作影響zui大,而且在不同的勵(lì)磁技術(shù)下其表現(xiàn)的形態(tài)、特性不同,因而采取抗干擾措施也不同。
 
  2、流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學(xué)干擾噪聲
 
  電化學(xué)極化電勢(shì)干擾是由于電極感生電動(dòng)勢(shì)在兩極極性不同而導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面極化產(chǎn)生。雖然采用正負(fù)交變勵(lì)磁磁場(chǎng)能顯著減弱極化電勢(shì)的數(shù)量級(jí),但不能根本上*消除極化電勢(shì)干擾。其特性于流體介質(zhì)的性質(zhì)、電極材料性質(zhì)、電極的外形尺寸形狀有關(guān),具有變化緩慢,數(shù)量級(jí)不大等特點(diǎn),因此選擇合適的電極材料(如碳化鎢),設(shè)計(jì)*的電極形狀的尺寸是減小極化電勢(shì)的有效方法之一;另外采用正負(fù)兩極性交變的矩形波勵(lì)磁技術(shù)配合微處理器同步寬脈沖采樣技術(shù),到用微處理器運(yùn)算功能前后兩次采樣值相減消除流量信號(hào)電勢(shì)中的極化電勢(shì)干擾。
 
  泥漿干擾是在測(cè)量泥漿、纖維漿等液固兩相導(dǎo)電性流體流量時(shí),固體顆?;蛘邭馀莶吝^(guò)電極表面時(shí),電極表面的接觸電化學(xué)電勢(shì)突然變化,電磁流量傳感器輸出信號(hào)出現(xiàn)尖峰脈沖狀干擾噪聲。在勵(lì)磁頻率較低時(shí),泥漿干擾的數(shù)量級(jí)較大,高頻時(shí)干擾數(shù)量級(jí)較小,具有1/f的頻譜特性。提高抗泥漿干擾的能力必須采用較高頻率的矩形波勵(lì)磁,以提高電磁流量傳感器輸出的信噪比,但會(huì)犧牲電磁流量計(jì)的零點(diǎn)穩(wěn)定性。另外也可采用流量信號(hào)變化率限制方法以剔除脈沖干擾對(duì)電磁流量計(jì)的影響,但會(huì)犧牲儀表的響應(yīng)速度。
 
  流體流動(dòng)噪聲是在測(cè)量低導(dǎo)率液體(100vs/cm以下)流體流量時(shí),電極的電化學(xué)電勢(shì)定期波動(dòng),產(chǎn)生隨流量增加而頻率增加的隨機(jī)干擾噪聲,具有類(lèi)似泥漿干擾的1/f頻譜特性,因此提高勵(lì)磁頻率有助于降低流體流動(dòng)噪聲的數(shù)量級(jí),以提高電磁流量傳感器測(cè)量低導(dǎo)電率流體流量的信噪比。
 
  3、供電電源性干擾
 
  電磁流量計(jì)一般都采用工頻交流電源供電,其電源電壓的幅值和頻率的變化都會(huì)給電磁流量計(jì)帶來(lái)電源性干擾噪聲。對(duì)電源電壓的幅值變化,因采用多級(jí)集成穩(wěn)壓,一般而言電源電壓的幅值變化對(duì)電磁流量的測(cè)量精度影響不大。當(dāng)電源電壓的頻率波動(dòng)時(shí),雖然其波動(dòng)范圍有限,但對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量精度影響較大。在智能矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)中采用寬脈沖采樣技術(shù),其脈沖寬度為工頻周期的整數(shù)倍,具同步于工頻周期,以*消除工頻干擾,但前提條件是工頻噪聲干擾基本不變。當(dāng)供電電源頻率波動(dòng)時(shí),流量信號(hào)采樣時(shí)使前后的工頻噪聲不能*相同,雖然采用同步勵(lì)磁技術(shù)、同步采樣技術(shù)仍然不能*消除工頻干擾噪聲,必須采用相應(yīng)的頻率補(bǔ)償技術(shù),使勵(lì)磁電流、采樣脈沖,A/D 轉(zhuǎn)換同步于頻率的變化。
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