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電磁流量計

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研究學習電磁流量計內外部干擾的方法和掌握具體措施

來源:作者:發表時間:2020-11-30 11:18:43

 

      電磁式流量計存在多種干擾信號,這些干擾信號將與實際流量信號混雜在一起,導致數據處理非常復雜。為了提高電磁流量計對液體的測量精度,必須對干擾信號的成因進行分析和總結,才能有針對性地采取相應的抗干擾措施,常見的電磁流量計的影響因素如下。
 
      隨著現代工業的發展,電磁流量計的應用范圍和深度也在不斷擴大,在大多數工礦企業中,我們都能看到它的身影。它是一種新型的流量測量儀,以其優良的性能和特點被廣泛應用于工業領域各種導電液體的流量測量,同時它也可用于食品、化工、水處理等行業的各種漿液流量的測量。雖然與其他流量計相比,它有許多優點,但由于它自身設計上的特點,使得它也存在一些缺陷,易受外界干擾。為了解決這種現象,在設計生產和使用電磁流量計時時,必須采取有效的抗干擾措施,以保證測量結果的準確性。從事三暢儀器電磁流量計生產和研發多年,對電磁流量計的抗干擾問題有較為深刻的認識,本文就電磁流量計中的干擾問題展開討論,希望對廣大用戶朋友有所幫助。
研究學習電磁流量計內外部干擾的方法和掌握具體措施
 
      智能型電磁流量計同相干擾工頻干擾或共模干擾,是指在同一時刻,在變送器的兩個電極上同時出現的具有相同幅度和相位的干擾信號。在流動為零時,即在被測液體處于靜止狀態下,測到的同相信號是同相干擾信號。對于同相干擾,電磁流量計有多種抑制方法。對于變送器,為了減小電極和勵磁線圈之間分布電容的影響,在結構、尺寸和性能參數等方面作了平衡處理,并對其進行了嚴格的屏蔽。
 
電磁流量計干擾源的研究。
      轉換器的流量信號是由傳感器提供的,它是一個電壓信號,也就是電極之間的電位差。實際上,由于靜電感應、電磁感應、電化電勢等因素的影響,使電極上的電壓不僅與流速成正比,而且還含有多種干擾成分,這是由于以下原因造成的:
 
      在感應電場的作用下,被測液體中的電解質會在電極表面產生極化,形成電化學極化電磁場的干擾,從而引起電磁流量計的零點漂移。
 
      部分電磁屏蔽體本身存在著接地屏蔽不良、電容雜散等缺點,極易導致回流不平衡,進而引發共模干擾,甚至在某些電路上引起電位變化,這是導致電磁流量計發生零點漂移的重要原因之一。這種情況下,產生的高輻射電場會使電磁兼容性不斷惡化。
 
      三、電磁式流量傳感器的變壓器效應也會產生與流量信號形成90°角正交干擾信號。
 
      四是電磁流量計工作現場存在大量工頻信號,造成激磁回路、前端放大器和電極的工頻干擾噪聲耦合,嚴重影響了電磁流量計測量精度。
 
      五、電路板設計中沒有充分考慮到電磁兼容問題,會引起串模干擾,從而降低信號質量,特別是對模擬電路和高速走線有很大的不利影響。
 
      六、電磁流量計在低頻矩形波激磁作用下會產生干擾,這主要是由于磁流突變引起微分干擾信號的產生。同時,當電流穩定時,干擾信號將逐漸消失。
要探討電磁流量計的抗干擾技術,首先要對電磁流量計干擾噪聲產生的物理機理及特性進行分析研究,針對各種干擾噪聲的特點采取相應的抗干擾措施,以提高電磁流量計的抗干擾能力。
 
電磁流量計的抗干擾性能研究。
 
對地抗干擾措施;
      一般來說,由于受變送器輸出信號較小的影響,電磁流量計的抗干擾能力較弱,因此應將變送器輸入電路的零電位分別接地,這樣不但能起到屏蔽作用,而且能有效地減小激磁系統本身的電磁場干擾的影響。另外,電磁流量計接地要遠離大型用電設備,以免產生串流現象。
 
軟件系統的抗干擾技術。
      采用EPROM技術,EPROM軟件與硬件相結合,不僅要保證EPROM正常功能的實現,還要有很強的容錯性和抗干擾性,才能建立起功能完善的應用系統。
 
      一、數字過濾技術。它在智能儀器中應用廣泛,具有模擬濾波器無法實現的功能,主要包括消除脈沖干擾,A/D轉換器的抗工頻能力,消除數字電路毛刺干擾,保證輸入微處理器數字的可靠性等。
 
      二是程序控制放大技術。它可以解決電磁流量計量程的自動轉換問題,通過增益控制達到削弱微分干擾峰值引起的放大器過載的目的,有利于處理流量信號的電勢,提高抗微分干擾的能力。
 
3.抗正交干擾(勵磁抗干擾)措施
      而所謂正交干擾具體指的是在相位上與流量信號的差值為90°的干擾。電磁式力表的變送器以交流勵磁方式工作時,會形成交變磁場,而閉合電路就處于交變磁場中,因為閉合電路不能與電磁式力表的變送器交變磁場產生的磁線相平行,會使一部分交變磁力線從該閉合電路中穿過,這樣就會在電路中形成干擾電動勢。為了有效地抑制或消除正交干擾對電磁流量計的影響,可以分別從變送器和信號轉換器兩方面采取以下措施:
 
      從發射機上采取一種抗干擾措施。應盡量使閉合回路的平面與交變磁力線保持平行,這樣就可以防止磁力線從閉合回路中通過,同時可設置干擾調節機構,以此減少干擾信號。另外,可在變送器上設置調零電位器,使產生于兩個回路中的電流的電位相互抵消,從而能消除正交干擾信號。
 
      可根據現場條件選擇所需型號。一體式電磁式流量計安裝敷線方便,精度中等,不適合安裝在地面以下,以免轉換器被水淹沒。分離式電磁流量計,精度高,轉換器與傳感器異地安裝,更適合現場環境較差(如有害、有毒、易被水淹沒等)的場合,但安裝、敷線較為嚴格,否則容易引入干擾信號。
 
      二、從信號轉換器采取抗干擾措施。變送器內可設置抗干擾機構,以此消除變送器內殘留的正交干擾信號,具體做法是在主放大器輸出端設置補償機構,抑制正交干擾。
 
抗干擾的同步采樣技術。
      對系統產生EMI的原因進行了分析,并對EMI實施了一系列的抗干擾措施,有效地抑制和消除了干擾信號對流量信號的影響,提高了測量精度,降低了故障率。
 
      當信號連續時,采樣可以通過同步采樣技術來實現。但是需要指出的是,采樣區域的選擇、對稱度、寬度、起始點等因素受小流量的影響,將使電磁流量計難以達到測量精度。要做到這一點,采樣頻率應選擇工頻周期的整數倍,這樣可以保證當混合干擾信號的采樣時間為工頻周期時,電壓干擾不會發生。
 
      電磁式傳感器主要包括測量管組件,勵磁系統,電極,抗干擾調節系統等。為保證流量計的工作穩定可靠,電磁傳感器應能提供與流量成正比的足夠大的感應電動勢,并能將干擾信號減至最小,滿足信噪比要求。
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