電磁流量計的工作以(yǐ)電磁感應定律(lǜ)爲基礎, 産生的(de)正比于被測流量的感應(yīng)電動(dòng)勢通常(cháng)很小, 極易受到外界電(diàn)磁幹擾, 而它本(běn)身産(chǎn)生的電磁(cí)幹擾很小,因此(cǐ)電磁(cí)流(liú)量計的(de)電磁(cí)兼容性主(zhǔ)要體現在它如(rú)何在惡劣的電(diàn)磁環(huán)境(jìng)下正常(cháng)工作。在惡劣的(de)電磁環境下, 電磁耦合靜(jìng)電感應是電磁流量(liàng)計幹擾噪(zào)聲的(de)主要(yào)來(lái)源; 被測流體介質(zhì)特性(xìng)産生的電化學(xué)幹擾噪聲是電磁流(liú)量計幹擾噪聲的(de)第二來源; 電(diàn)磁(cí)流量計供電電源(yuán)的電(diàn)壓和頻率波動(dòng)等電(diàn)源幹擾噪(zào)聲是電磁流量(liàng)計幹(gàn)擾噪聲的(de)第三(sān)來源。爲滿(mǎn)足儀表的 emc要求, 智能(néng)電磁流量計分别(bié)采(cǎi)用硬件和軟件抗幹(gàn)擾技術, 以(yǐ)提高(gāo)電磁流量計抗(kàng)幹擾能(néng)力(lì)。
1 工頻幹擾噪聲的特(tè)點及(jí)電(diàn)磁(cí)流量計抗(kàng)幹擾技術(shù)
　　工頻幹擾(rǎo)噪聲首先是由電磁(cí)流量計勵(lì)磁繞(rào)組和(hé)流體、 電極(jí)、 放大器輸入回(huí)路的電磁耦(ǒu)合形成, 其二(èr)是電(diàn)磁流(liú)量計工作(zuò)現場的(de)工頻共(gòng)模幹擾(rǎo), 其(qí)三是(shì)供電電源引入的工頻串模幹(gàn)擾等(děng), 其(qí)産生的(de)物理機(jī)理均是(shì)電磁感應(yīng)原理(lǐ)。
　　電磁流(liú)量計勵磁繞組和(hé)流體(tǐ)、 電極(jí)、 放大(dà)器輸(shū)入回路的電磁耦(ǒu)合産(chǎn)生的工(gōng)頻幹擾對電磁(cí)流量計工(gōng)作影(yǐng)響最大, 而且在不同(tóng)的勵(lì)磁技(jì)術下其表現的(de)形态(tài)、特性不同(tóng), 因而采取抗幹(gàn)擾措施也不同(tóng)。在工頻正弦波勵(lì)磁磁(cí)場下, 此(cǐ)種電磁耦(ǒu)合工(gōng)頻幹(gàn)擾噪聲表(biǎo)現形式爲(wèi)正交(jiāo)幹擾, 又稱爲變(biàn)壓(yā)器電勢, 特點(diǎn)是幹擾噪(zào)聲幅(fú)值和工頻(pín)正弦(xián)波勵磁頻率成正比(bǐ), 相位(wèi)滞後流量信号電勢(shì) 90? , 且幅值(zhí)較流量(liàng)信号電勢大幾(jǐ)個數量級[ 2] 。直流(liú)勵磁、 低(dī)頻矩形(xíng)波勵磁及雙頻(pín)矩形波勵磁技(jì)術, 可(kě)以基本消除正交幹(gàn)擾的(de)影響。
　　工頻(pín)共模(mó)幹擾和工頻串(chuàn)模幹擾這兩(liǎng)種常見(jiàn)的幹擾, 主要是由于(yú)電磁(cí)屏蔽(bì)缺陷, 分布(bù)電容耦合(hé), 電磁(cí)流量計接(jiē)地(dì)不(bú)良等原因而産(chǎn)生, 電(diàn)磁流量計(jì)采用輸入(rù)保護(hù)技術(shù)、 高(gāo)輸入阻(zǔ)抗、 高共(gòng)模(mó)抑(yì)制(zhì)比自舉前(qián)置放(fàng)大器技術以及(jí)重複接地技術等(děng)提高抗(kàng)工頻(pín)幹擾的能力。admag ae系(xì)列電(diàn)磁流(liú)量計(jì)配有接(jiē)地環, 其(qí)作用(yòng)是通(tōng)過與(yǔ)液(yè)體接(jiē)觸, 建立(lì)液體(tǐ)接地, 确保基準(zhǔn)電位與被測液(yè)體相同, 并(bìng)且保護流(liú)量計内襯。
2 電化(huà)學幹擾噪聲的特點及電磁流(liú)量計(jì)抗幹擾技術
2 . 1 電(diàn)化學幹(gàn)擾(rǎo)噪聲的特點
( 1)電化學(xué)極化電勢(shì)幹擾(rǎo)是由(yóu)于電極感生電動(dòng)勢在兩(liǎng)極極(jí)性不同而(ér)導緻電解(jiě)質在(zài)電極(jí)表面極化(huà)産生(shēng)。雖然采用(yòng)正負交(jiāo)變勵磁(cí)磁場能(néng)顯著減(jiǎn)弱(ruò)極化電勢的(de)數量級, 但(dàn)不能(néng)從根本上完全(quán)消除極(jí)化電勢(shì)幹擾(rǎo)。
( 2)泥漿幹擾(rǎo)是在測量液固(gù)兩相(xiàng)導電(diàn)性流(liú)體流量時, 固體(tǐ)顆粒或(huò)者氣泡(pào)擦過電(diàn)極(jí)表面(miàn)時, 電(diàn)極表面的(de)接觸(chù)電(diàn)化(huà)學電勢突(tū)然(rán)變化, 電(diàn)磁流(liú)量傳感器(qì)輸出(chū)信号出現尖(jiān)峰脈沖狀幹(gàn)擾噪(zào)聲。
( 3)流(liú)體流(liú)動噪聲是在測(cè)量低(dī)導(dǎo)率液體(tǐ) ( 100s/ c m 以下(xià) )流量時, 電(diàn)極(jí)的(de)電化學電(diàn)勢定(dìng)期波動,産(chǎn)生随流(liú)量(liàng)增加(jiā)而頻率(lǜ)增加的随機(jī)幹擾噪聲(shēng), 具有類似泥漿(jiāng)幹擾(rǎo)的 1/ f頻譜特(tè)性。
2 . 2電磁流量計抗電(diàn)化學幹擾(rǎo)技術
　　電磁(cí)流量計在提(tí)高抗電(diàn)化學幹擾能(néng)力(lì)方面采(cǎi)取的措施主要是低頻矩形波勵磁和(hé)雙頻勵磁技術。低頻矩形波勵(lì)磁既(jì)具有(yǒu)直流(liú)勵磁技術不産(chǎn)生渦流效應、 變壓器效(xiào)應 (正交(jiāo)幹擾(rǎo) ) 的特點, 又(yòu)具有工(gōng)頻(pín)正弦(xián)波勵磁基本不産生(shēng)極化(huà)效應(yīng), 便于放大(dà)信号(hào)處理(lǐ),而能(néng)避免(miǎn)直流(liú)放大(dà)器零點漂(piāo)移、 噪聲、 穩(wěn)定性等問題的(de)産生, 有較好的(de)抗幹(gàn)擾性能。
　　低(dī)頻矩形波勵磁(cí)雖然(rán)具有優良(liáng)的零(líng)點穩定性(xìng),但在測量(liàng)泥漿(jiāng)、 紙漿等含纖(xiān)維(wéi)和固體顆(kē)粒的(de)液固兩(liǎng)相(xiàng)導電(diàn)性流體流量時(shí)無法克服泥漿(jiāng)幹擾和流體(tǐ)噪聲幹(gàn)擾(rǎo)。研究分(fèn)析表明, 泥(ní)漿幹擾和流動噪聲(shēng)具有 1/ f的頻譜特(tè)征。低(dī)頻時(shí)幅值大, 高(gāo)頻(pín)時幅值小, 如果采(cǎi)用較高頻(pín)率的(de)低頻(pín)矩(jǔ)形(xíng)波勵磁則(zé)能大大降低泥漿幹擾的(de)數量級。因此提(tí)高勵(lì)磁頻率有助于(yú)降低泥漿(jiāng)幹擾(rǎo)和流動噪聲, 提(tí)高傳感器輸出信号的信(xìn)噪比(bǐ)。
　　綜上所述(shù), 要保(bǎo)證(zhèng)電磁流量計(jì)的零點穩(wěn)定性, 最好采(cǎi)用低頻(pín)矩形波勵磁; 爲(wèi)了能(néng)較準(zhǔn)确地(dì)測量液固兩相(xiàng)導電性(xìng)流(liú)體和(hé)低導電率(lǜ)流體(tǐ)的流(liú)量, 又必須(xū)采用較高頻率(lǜ)的矩形波勵磁(cí)。采用圖 1所示的(de)雙頻矩形波勵磁的方法(fǎ)。
2.3雙頻(pín)矩形(xíng)波勵磁工(gōng)作及抗幹擾原(yuán)理
　　在電磁(cí)流量(liàng)計測量(liàng)管(guǎn)内形成含有兩(liǎng)個頻(pín)率分量的(de)電磁(cí)場(chǎng): 高頻勵磁分(fèn)量不受液(yè)體(tǐ)幹(gàn)擾的(de)影響, 而低(dī)頻勵磁分(fèn)量則(zé)有着(zhe)極好的零(líng)點(diǎn)穩定性, 根據高、 低(dī)頻定時檢測到的各(gè)分量(liàng)信号經過計算, 便可(kě)得到流量(liàng)信号。
　　雙頻(pín)矩形(xíng)波勵(lì)磁(cí)測(cè)量原理如圖 1所示, 一(yī)個由高(gāo)低(dī)頻分量叠加而成的(de)電(diàn)磁場(chǎng)通過勵磁線圈被施加到被(bèi)測(cè)液(yè)體中, 勵磁波(bō)形(xíng)是在(zài)一個低頻(pín)矩形波(bō)上(shàng)叠加一個(gè)高于市電頻率(lǜ)的矩(jǔ)形波(bō)而得(dé)到的(de)波(bō)形。在産生的電動勢中(zhōng), 低頻分量通過(guò)一個大時(shí)間常(cháng)數的(de)積分(fèn)電路(lù)獲得一個零點穩定性好的平穩(wěn)流(liú)量(liàng)信号。而(ér)由漿液或低電(diàn)導率(lǜ)流體産生(shēng)的低(dī)頻噪聲可(kě)被不(bú)受噪(zào)聲影(yǐng)響(xiǎng)的(de)高頻采樣(yàng)電路所抑制(zhì), 有(yǒu)着同樣時間常數的流(liú)量信号(hào)經過一個(gè)差分(fèn)電(diàn)路以(yǐ)确定流(liú)速信号的變(biàn)化, 把這(zhè)兩(liǎng)種(zhǒng)不同(tóng)頻率采(cǎi)樣所得(dé)的信号結合起(qǐ)來可獲得一個穩定(dìng)流速信号, 該信(xìn)号不受噪(zào)聲幹擾, 且有較(jiào)高的(de)零點穩定(dìng)性。

3 . 3電源幹擾(rǎo)噪聲特點及(jí)電磁流(liú)量計抗幹擾技(jì)術

　　電磁流(liú)量(liàng)計一(yī)般都(dōu)采(cǎi)用工頻交流電源供電(diàn), 其電源電壓(yā)的(de)幅值和頻率的(de)變化都會(huì)給電磁流量計帶來(lái)電源性幹擾噪(zào)聲。對電(diàn)源電壓(yā)的幅(fú)值變(biàn)化, 因(yīn)采用(yòng)多級集成(chéng)穩壓(yā), 一(yī)般而言(yán)電源(yuán)電壓(yā)的幅(fú)值變(biàn)化對(duì)電磁(cí)流量的測(cè)量精(jīng)度影響不大。當電源電壓的頻(pín)率(lǜ)波(bō)動時, 雖然(rán)其波動範圍有(yǒu)限, 但對電(diàn)磁流量計測量(liàng)精度影響較大(dà)。爲了(le)解(jiě)決工頻幹擾(rǎo)問題, 實現對流體流速感(gǎn)應電(diàn)勢 eab 信号(hào)的準确測量, 需利(lì)用以(yǐ)下基(jī)本關(guān)系: 勵(lì)磁周(zhōu)期爲(wèi)工頻(pín)周期的(de)整數倍, 即勵磁頻率爲 50/n h z( n爲偶(ǒu)數 ); 正(zhèng)負勵(lì)磁下的同相位(wèi)采樣(yàng)。圖 2是(shì)對應(yīng)低頻矩形(xíng)波勵(lì)磁形式(shì)下(xià)的典(diǎn)型電勢信(xìn)号形(xíng)式, 按上述關系在一個勵磁(cí)周期下, 若假(jiǎ)設t 1 和 t 2 點爲(wèi)工頻幹擾(rǎo)的等(děng)效幹擾點(diǎn), 且采(cǎi)樣寬度 t= t 1 = t 2 , 則(zé) e ab 的基本算式[ 3] 爲:

　　式 ( 4)從理(lǐ)論上說(shuō)明電磁(cí)流(liú)量計的工(gōng)頻幹擾有(yǒu)可克服(fú)的(de)途徑(jìng), 即同(tóng)步采樣(yàng)技術, 其方法(fǎ)是以(yǐ)同相位 ( t 1= t 2 )、 同寬度(dù)采樣(yàng) (t 1 = t 2 = t )爲前提的, 采(cǎi)樣頻率(lǜ)要選(xuǎn)爲工頻(pín)周期的(de)整數倍。這樣即使混有幹(gàn)擾信(xìn)号, 因(yīn)其采樣時(shí)間(jiān)爲完整的工頻周期(qī), 其平均值也(yě)爲(wèi)零, 幹擾(rǎo)電壓不(bú)起作用(yòng)。

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