摘要 在簡要(yào)闡述了電磁(cí)流量計的幾(ji)種勵磁方式(shi)的基🔞礎上,分(fèn)析了低頻矩(ju)形波勵磁技(jì)術中常見的(de)幹擾及其影(yǐng)響,提出了相(xiàng)應的處理措(cuò)施,以保證電(dian)磁流量計的(de)穩定運行。
1 引(yin) 言
電磁流量(liang)計
是根據法(fǎ)拉第電磁感(gǎn)應定律制成(cheng)的一種測量(liàng)導電性液體(ti)體🔞積流量的(de)儀表。随着微(wei)電子技術的(de)發展,電磁流(liú)量計🐆的勵磁(cí)方㊙️式經曆了(le)直流勵磁、交(jiāo)流勵磁,同時(shi)技術性能有(yǒu)了進一步的(de)提高,應用也(ye)越來越廣泛(fan)。由于其具有(you)對液體适應(ying)性較🌍強的特(te)點🈚,在現代工(gong)業生産中,已(yǐ)成爲測量液(ye)體😘流量的常(cháng)用🐉儀表。在現(xian)有的電磁流(liu)量計中,交流(liu)低頻矩形波(bō)勵磁方式已(yi)成爲主♉要的(de)勵磁方式。電(diàn)磁流量計采(cai)用🆚交☂️流勵磁(cí)雖有一定的(de)優點,但随之(zhī)而來🚩的電磁(cí)幹擾,就成爲(wèi)很麻煩的問(wen)題,特别是電(dian)磁幹擾信号(hao)與👉有用的信(xìn)号混在一起(qi),它們不僅成(chéng)分複雜,而且(qie)有時候幹擾(rao)信号還會比(bi)流量信号大(da)[1]。在這種情況(kuàng)下怎樣抑制(zhi)和排除這些(xie)幹擾,提高信(xin)噪比就成了(le)研制和使用(yong)🌈電磁流量計(jì)的一個重要(yào)的技術關鍵(jiàn)問題。
2 低頻矩(ju)形波勵磁技(ji)術中幹擾的(de)分析
低頻矩(jǔ)形波勵磁技(jì)術是結合了(le)直流勵磁和(hé)交流勵🈚磁技(jì)術⁉️的優點,同(tong)時避免了它(ta)們缺點的一(yi)種勵磁技術(shù)低頻矩形波(bō)勵磁技術随(sui)着集成電路(lù)技術和同步(bù)采樣技術的(de)發展和實用(yòng)化在電磁流(liú)量計中得到(dao)廣泛應用。它(tā)的勵磁磁場(chǎng)波形[2]如🧑🏾🤝🧑🏼圖1所(suo)示。其㊙️頻率通(tong)常爲工頻的(de)偶數分之一(yī)。(一般爲1/2～ 1/32)。從圖(tu)1(a)中可☎️以看到(dao)在半個周期(qī)内,磁場是一(yi)恒穩的直流(liú)🏃磁場。它具有(you)直☀️流勵磁技(ji)術受電磁幹(gan)擾影響小,不(bú)産生🔞渦流效(xiao)應,正交幹擾(rao)和同相幹擾(rao)小等特點;但(dàn)從整個時間(jian)過程看又是(shi)一個交變✍️信(xin)号,具有正弦(xián)❄️波勵磁技術(shù)基本不産🏃🏻♂️生(shēng)極化現象,便(bian)與放大和處(chù)理信号。避免(miǎn)直流放大器(qì)零點漂移、噪(zào)聲等的優點(dian)。所以低頻🏃♂️矩(jǔ)形波勵磁技(jì)術具有很好(hao)的抗幹擾性(xìng)能。但從圖1(c)中(zhōng)也可以看到(dào)實際低頻矩(ju)形波勵磁方(fāng)式中,由于勵(lì)磁電流矩形(xíng)波存在上升(shēng)沿💯和下降沿(yan),在上㊙️升沿和(hé)下降沿也必(bì)✍️然存在正交(jiao)幹擾,雖然很(hen)快會消失,但(dan)沿越🐪陡正交(jiāo)幹擾電動勢(shi)也越大😘。
另外(wài)除了由于勵(lì)磁電流引起(qǐ)的正交幹擾(rǎo),在電磁流量(liàng)變送器中,由(yóu)于兩電極的(de)引線處于交(jiao)變磁場中,當(dāng)變送器通電(diàn)後,在引線的(de)閉合回路内(nei)就産生出感(gan)應電動勢。
3 對(duì)抗幹擾方式(shì)的分析
3.1 變送(sòng)器的調零法(fa)
要消除由于(yú)“變壓器效應(ying)”産生的正交(jiao)幹擾,主要有(yǒu)兩種方法:一(yī)🧑🏽🤝🧑🏻種是人爲的(de)造成一個與(yu)正交幹擾幅(fú)值相同的信(xin)号去與幹擾(rǎo)🏃♂️信号相互抵(dǐ)消;另一種是(shi)讓引出線組(zǔ)成的閉合🐪回(huí)路在磁場交(jiao)鏈的磁通所(suǒ)形成的電流(liú)之代數🔴和爲(wei)零[3]。下面主要(yao)讨論後一種(zhǒng)方法。
圖1 低頻(pín)矩形波勵磁(cí)波形
如圖2所示(shì),這種方法是(shì)在一個電極(ji)上引出兩根(gen)導線💚,分别接(jiē)在電位器的(de)兩端,另一個(ge)電極的引出(chū)線和電位器(qi)🏒的中端分☀️别(bié)接🔞到轉換器(qì)的輸入端,即(ji)Rsr的兩端。這樣(yang)就形成了兩(liǎng)個閉合回路(lu)Ⅰ和Ⅱ ,在閉合回(hui)路Ⅰ中感應産(chan)生的電動勢(shi)e和閉合🐪回路(lu)Ⅱ中感應産生(sheng)的電動勢e′,各(gè)自💃形成電流(liú)i和i′。i和i′分别經(jīng)過電位器的(de)中❌端加到轉(zhuǎn)換器的輸入(ru)電阻Rsr上♌。因爲(wèi)這兩個電🛀流(liu)的方向是相(xiàng)反的,當被測(cè)液體的流速(su)爲零時,調整(zheng)電位器中心(xīn)觸點的位置(zhì),可以找到一(yi)個平衡點,使(shǐ)兩個閉合回(huí)路的電流大(da)小相等,而方(fang)向相反,這樣(yàng)就可以相互(hù)抵消。其關系(xì)可用下式表(biao)示,因:
式中: r′爲(wei)變送器内阻(zǔ),R1和R2分别爲電(dian)位器左側和(hé)右側的電阻(zu)🔞,f1和💞f2分🏃🏻♂️别爲通(tong)過回路Ⅰ和Ⅱ磁(ci)通。因流經轉(zhuan)換器輸入🌈阻(zu)抗🌈Rsr的電流i和(hé)🐅i′之差,即:
因此(cǐ),從理論上講(jiang),用這樣的方(fāng)法可以把因(yīn)變送器産生(shēng)的正交幹擾(rao)完全消除。但(dàn)由于制造工(gōng)藝的原因,不(bú)可能㊙️完全消(xiao)除,所以還必(bì)須采取其他(tā)的措施。
3.2 同步(bù)采樣技術
當(dang)信号連續時(shí),我們可使用(yong)同步采樣技(ji)術對信号進(jìn)行🎯采樣[4]。但要(yao)注意采樣區(qu)域、寬度、對稱(cheng)度、及采樣的(de)起始點的選(xuǎn)取,特别是在(zài)小流量情況(kuang)下,對電磁流(liu)量計的測量(liàng)精度有較大(da)的影響。采樣(yàng)頻率要選爲(wèi)工頻周🔴期的(de)整數倍。這樣(yang)即使混有幹(gàn)👨❤️👨擾信号因🔴其(qi)采樣時間爲(wèi)完整的工🏃🏻♂️頻(pin)周期,其平均(jun)值也爲零,幹(gan)擾電壓不起(qi)作用。
3.3 數字濾(lü)波技術
數字(zi)濾波技術是(shì)智能儀器中(zhōng)最常采用的(de)技術,能夠🚩完(wán)♻️成模拟濾波(bo)器不能完成(cheng)的功能,很容(rong)易解決脈沖(chong)幹擾剔除🔴、數(shù)字電路毛刺(cì)幹擾消除、A/D轉(zhuǎn)換器的抗工(gong)頻能力以✉️及(jí)輸入微處理(li)器數字的可(kě)靠性等問題(ti)。
3.4 接地
由于電(diàn)磁流量計中(zhōng)變送器的輸(shū)出信号很小(xiǎo),爲了🍉提高儀(yi)🐪表抗幹擾的(de)能力,變送器(qì)輸入回路的(de)零電位必💋須(xu)接地[5]。同時,變(bian)⛷️送器的測量(liang)管外殼接地(dì)可以起屏蔽(bì)作用,減小外(wai)界和激磁系(xì)統本身的電(dian)磁場幹擾[6]。必(bi)須強調,流量(liàng)🛀🏻計一定要單(dan)獨接地。因爲(wèi)若與⛷️其他儀(yi)表或電氣裝(zhuang)置共同接地(di),接地線中的(de)漏電流對測(ce)量信号将産(chǎn)生串模幹擾(rao),嚴重時流量(liang)計将無法工(gong)作。另外,接地(di)點應遠離大(dà)型💞用電器,避(bi)免地電流串(chuan)入流量計,造(zao)💋成幹擾源。
4 結(jie)束語
通過以(yi)上的分析,對(dui)電磁流量計(jì)中産生幹擾(rǎo)的原因及解(jie)決的辦法有(yǒu)了大緻的了(le)解。可以看出(chu)智能電磁流(liu)量計多🔞種抗(kàng)幹擾技術的(de)采用,使電磁(ci)流量計抗幹(gàn)擾能力❌增強(qiang),精度和可靠(kao)性提高更加(jia)的适應于工(gong)業應用現場(chǎng)。
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