摘(zhāi)要　在簡要闡述(shù)了電(diàn)磁流量計(jì)的幾種勵磁方(fāng)式的基礎(chǔ)上,分(fèn)析了低頻矩形波勵磁技術中(zhōng)常見(jiàn)的(de)幹擾及(jí)其影響,提出(chū)了(le)相應的處理措施,以(yǐ)保(bǎo)證電磁(cí)流量(liàng)計的(de)穩定運行。
1　引　　言(yán)
　　電磁(cí)流量(liàng)計 是根據(jù)法拉(lā)第(dì)電(diàn)磁感應定律(lǜ)制成的一種測量(liàng)導電(diàn)性(xìng)液體體積流(liú)量的儀表(biǎo)。随着(zhe)微電子(zǐ)技(jì)術的發展,電磁(cí)流量計的勵磁方式經(jīng)曆了直流勵(lì)磁、交流勵磁,同時技術性(xìng)能有(yǒu)了進一步的提(tí)高,應用也越來越廣(guǎng)泛。由(yóu)于其(qí)具有對液體适應性(xìng)較(jiào)強的特(tè)點,在現(xiàn)代(dài)工業(yè)生産中,已(yǐ)成爲測(cè)量液體流量(liàng)的常(cháng)用儀(yí)表。在現有的電(diàn)磁流(liú)量計中(zhōng),交流低(dī)頻矩(jǔ)形波勵磁方式已成(chéng)爲主(zhǔ)要的勵磁(cí)方(fāng)式(shì)。電磁(cí)流量(liàng)計采(cǎi)用交流(liú)勵(lì)磁雖(suī)有一(yī)定的優點,但(dàn)随之而來的(de)電磁幹擾,就成(chéng)爲很麻煩的問題,特(tè)别是電磁幹擾(rǎo)信(xìn)号(hào)與有(yǒu)用的(de)信号混在(zài)一起,它們(men)不僅(jǐn)成分複雜,而且(qiě)有時候幹(gàn)擾信号還(hái)會比(bǐ)流量(liàng)信号(hào)大[1]。在(zài)這種情況(kuàng)下怎樣抑制和(hé)排除(chú)這些(xiē)幹擾,提(tí)高信噪(zào)比就(jiù)成了(le)研制(zhì)和使(shǐ)用電(diàn)磁流(liú)量計的一個重要的(de)技術關鍵問題。
2　低(dī)頻矩形(xíng)波勵(lì)磁技術中幹擾(rǎo)的分(fèn)析
　　低(dī)頻矩形波勵磁技術(shù)是結(jié)合了直流勵磁(cí)和交流勵(lì)磁(cí)技術的(de)優點(diǎn),同(tóng)時(shí)避免(miǎn)了它們(men)缺(quē)點的(de)一種勵磁(cí)技術(shù)低頻矩形波勵(lì)磁技術随着集(jí)成電(diàn)路技術和同步采(cǎi)樣技(jì)術(shù)的發(fā)展和(hé)實用(yòng)化在電磁流量計中得到廣泛(fàn)應用。它的勵磁(cí)磁場波形[2]如圖1所示。其頻(pín)率通(tōng)常爲工(gōng)頻(pín)的偶(ǒu)數分之一。(一般爲1/2～ 1/32)。從圖(tú)1(a)中(zhōng)可以看到在半(bàn)個周期内,磁場(chǎng)是一恒穩(wěn)的(de)直流磁(cí)場。它(tā)具有(yǒu)直流(liú)勵磁技(jì)術受電(diàn)磁幹擾影響小(xiǎo),不産(chǎn)生(shēng)渦流效(xiào)應,正交(jiāo)幹擾和同相(xiàng)幹擾小等(děng)特點;但從整個(gè)時間過程看又(yòu)是一個交(jiāo)變信号,具有(yǒu)正弦波(bō)勵磁技術(shù)基本(běn)不産生極化現(xiàn)象,便與放大(dà)和處理(lǐ)信号。避免直流放(fàng)大器零點漂(piāo)移(yí)、噪聲等的優點。所以低(dī)頻矩形波勵磁技術具(jù)有(yǒu)很好的抗幹擾性能(néng)。但從圖(tú)1(c)中(zhōng)也可(kě)以(yǐ)看到實際低(dī)頻矩(jǔ)形波勵(lì)磁(cí)方式中,由(yóu)于勵(lì)磁電流(liú)矩(jǔ)形波(bō)存在(zài)上升沿和下降沿,在上升(shēng)沿和(hé)下(xià)降沿(yán)也(yě)必然存(cún)在正交(jiāo)幹擾,雖然很快(kuài)會消(xiāo)失,但(dàn)沿越(yuè)陡正交(jiāo)幹擾電(diàn)動勢(shì)也越大。
　　另(lìng)外除(chú)了由(yóu)于勵(lì)磁電流引(yǐn)起的(de)正交(jiāo)幹擾,在電(diàn)磁流量(liàng)變送器(qì)中,由于(yú)兩(liǎng)電極的引線處于交變磁場中,當變(biàn)送器通電後,在(zài)引線(xiàn)的閉合回(huí)路内就産生出(chū)感應電動(dòng)勢。
3　對(duì)抗幹擾(rǎo)方(fāng)式的分析
3.1　變送(sòng)器的調零法
　　要消除(chú)由于(yú)“變壓(yā)器(qì)效(xiào)應”産生的(de)正交(jiāo)幹擾(rǎo),主(zhǔ)要有兩(liǎng)種方法:一種是(shì)人(rén)爲的造成一(yī)個與正交(jiāo)幹(gàn)擾幅值相同(tóng)的信(xìn)号去與幹(gàn)擾信号相(xiàng)互抵消;另(lìng)一種是讓(ràng)引出線組(zǔ)成的閉合回路(lù)在磁(cí)場交鏈的磁(cí)通所形成的(de)電流(liú)之代(dài)數(shù)和爲(wèi)零(líng)[3]。下面(miàn)主要(yào)讨論後一(yī)種方法(fǎ)。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖(tú)1　低頻(pín)矩形波勵(lì)磁波形

　　如圖2所(suǒ)示,這(zhè)種方(fāng)法是(shì)在一個(gè)電極上(shàng)引出兩根導線,分别(bié)接在電位(wèi)器的兩端,另(lìng)一(yī)個電極的引出(chū)線和電位(wèi)器的(de)中端(duān)分别接到(dào)轉換(huàn)器的輸入端,即(jí)rsr的(de)兩端。這(zhè)樣就形成(chéng)了兩個閉(bì)合回路Ⅰ和(hé)Ⅱ ,在閉合回(huí)路Ⅰ中(zhōng)感應産(chǎn)生的電(diàn)動勢(shì)e和閉(bì)合回(huí)路Ⅱ中感應(yīng)産生(shēng)的電(diàn)動勢e′,各自(zì)形成(chéng)電(diàn)流i和i′。i和(hé)i′分别經(jīng)過電位(wèi)器的中端加到(dào)轉換器的(de)輸入電阻(zǔ)rsr上。因(yīn)爲這(zhè)兩個電流的方(fāng)向是(shì)相反的,當(dāng)被測液(yè)體的流速爲(wèi)零(líng)時,調整(zhěng)電位器(qì)中(zhōng)心觸(chù)點的(de)位(wèi)置(zhì),可以(yǐ)找到一(yī)個平衡(héng)點,使(shǐ)兩個閉(bì)合(hé)回路的電(diàn)流大(dà)小相等,而方向(xiàng)相反(fǎn),這(zhè)樣就可(kě)以相互抵消。其(qí)關系(xì)可(kě)用下式(shì)表示,因(yīn):

　　式中: r′爲(wèi)變送(sòng)器内阻,r1和(hé)r2分别(bié)爲電位器(qì)左側和(hé)右(yòu)側的(de)電阻(zǔ),f1和f2分(fèn)别爲(wèi)通過(guò)回(huí)路Ⅰ和Ⅱ磁通。因流(liú)經轉換(huàn)器輸(shū)入阻抗rsr的(de)電流i和i′之差,即(jí):

　　因此,從理(lǐ)論上講,用(yòng)這樣的方法可(kě)以把因變送器(qì)産生的正交幹擾完(wán)全消(xiāo)除。但(dàn)由于制造(zào)工藝的原(yuán)因,不(bú)可能(néng)完全消除(chú),所以還必須采(cǎi)取其他(tā)的(de)措施(shī)。
3.2　同步(bù)采樣技(jì)術
　　當信号(hào)連續時(shí),我們可(kě)使用同(tóng)步采(cǎi)樣技(jì)術對(duì)信号進行采樣(yàng)[4]。但要注意采樣(yàng)區域、寬度(dù)、對稱度、及采樣的起(qǐ)始點(diǎn)的選取,特(tè)别(bié)是在(zài)小流量(liàng)情況下(xià),對電磁流量計的(de)測量(liàng)精度有較大的影響(xiǎng)。采(cǎi)樣頻率(lǜ)要選爲工頻周期的整數(shù)倍(bèi)。這(zhè)樣即使混(hùn)有幹(gàn)擾信号(hào)因其采樣時(shí)間爲(wèi)完整(zhěng)的(de)工頻周期,其(qí)平均值也爲零(líng),幹擾電壓(yā)不起(qǐ)作用。
3.3　數(shù)字(zì)濾波(bō)技術(shù)
　　數(shù)字濾波(bō)技術是智能儀器中(zhōng)最(zuì)常采用(yòng)的技術,能(néng)夠完成模拟(nǐ)濾波器不能完成的功能(néng),很(hěn)容易解決(jué)脈沖幹擾(rǎo)剔除(chú)、數字電路毛刺(cì)幹擾消(xiāo)除、a/d轉換(huàn)器的(de)抗工頻能(néng)力以及輸(shū)入微(wēi)處理器數字的(de)可靠性等問題。
3.4　接地
　　由(yóu)于電磁(cí)流量(liàng)計(jì)中(zhōng)變送(sòng)器的輸出(chū)信号(hào)很小,爲了提高儀表抗幹(gàn)擾的能力,變(biàn)送器輸入回(huí)路(lù)的零電位必須接地[5]。同(tóng)時,變送器的測(cè)量管外殼接地可以(yǐ)起屏蔽作(zuò)用,減小外界和(hé)激磁系統本身(shēn)的電磁場(chǎng)幹擾(rǎo)[6]。必須強調,流量(liàng)計一定(dìng)要單獨(dú)接地。因爲若與(yǔ)其(qí)他儀(yí)表(biǎo)或電氣裝置共同(tóng)接(jiē)地,接地線中的(de)漏電流對測量(liàng)信号(hào)将産(chǎn)生串模(mó)幹擾,嚴重時(shí)流量計将(jiāng)無法工作。另外,接地(dì)點應遠離大型(xíng)用電(diàn)器,避免地(dì)電流串(chuàn)入流量(liàng)計,造(zào)成幹擾源。
4　結束(shù)語
　　通過以(yǐ)上的(de)分(fèn)析,對電(diàn)磁流量計(jì)中産(chǎn)生幹(gàn)擾的原因(yīn)及解決的辦法(fǎ)有了(le)大(dà)緻(zhì)的了(le)解。可以看出智(zhì)能電(diàn)磁(cí)流量計(jì)多種抗(kàng)幹擾技術的采(cǎi)用,使電磁流量計(jì)抗幹擾能力(lì)增強,精(jīng)度和(hé)可靠性提(tí)高更(gèng)加的适應(yīng)于工業應(yīng)用現場。

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