電磁(cí)流量計(jì)的工作(zuo)以電磁(cí)感應定(ding)律爲基(jī)礎, 産生(shēng)的正比(bǐ)于被測(ce)流量的(de)感應電(dian)動勢通(tong)常很小(xiao), 極易受(shou)到外界(jie)電磁幹(gan)🌍擾, 而它(ta)本身産(chǎn)生的電(dian)磁幹擾(rǎo)很小,因(yīn)此電磁(cí)流量計(jì)的電磁(cí)兼容性(xìng)主要體(tǐ)現在它(ta)如何在(zài)惡劣的(de)電磁環(huán)境下正(zhèng)常工作(zuò)。在惡劣(lie)的電磁(ci)環境下(xià), 電磁耦(ou)合靜電(diàn)感應是(shi)電磁流(liú)量計幹(gan)擾噪聲(sheng)的主要(yào)來源; 被(bei)測流體(ti)❤️介質特(te)性産生(shēng)💛的電化(huà)學幹擾(rao)噪聲是(shì)電磁流(liú)量計幹(gan)擾噪聲(sheng)的第二(èr)來源; 電(dian)磁流量(liàng)計供🌍電(diàn)電源的(de)電壓和(hé)頻率波(bō)動等電(dian)源💃幹擾(rǎo)噪聲是(shì)電磁流(liú)量計幹(gan)擾噪聲(shēng)的第三(san)來源。爲(wèi)滿足儀(yi)👉表的 EMC要(yao)求, 智能(néng)電磁流(liu)量計分(fèn)别采用(yong)硬件和(hé)軟件抗(kàng)幹🥵擾技(ji)術, 以提(ti)高電磁(cí)流量計(ji)抗幹擾(rǎo)能力。
1 工(gong)頻幹擾(rǎo)噪聲的(de)特點及(ji)電磁流(liu)量計抗(kang)幹擾技(ji)術
工頻(pín)幹擾噪(zào)聲首先(xiān)是由電(diàn)磁流量(liàng)計勵磁(cí)繞組和(he)流體、 電(diàn)極、 放大(da)器輸入(ru)回路的(de)電磁耦(ou)合形成(chéng), 其二♍是(shì)電磁流(liú)量計工(gōng)作現場(chǎng)的工頻(pin)共模幹(gan)擾, 其三(sān)是🏃🏻供電(dian)電源引(yǐn)入的工(gong)頻串模(mó)幹✏️擾等(děng), 其産生(shēng)的物理(lǐ)機理均(jun1)是電磁(ci)感應原(yuan)理。
電磁(ci)流量計(jì)勵磁繞(rào)組和流(liú)體、 電極(ji)、 放大器(qì)輸入回(huí)路的電(dian)磁耦💚合(hé)産生的(de)工頻幹(gan)擾對電(dian)磁流量(liàng)計工作(zuo)影響最(zuì)大, 而且(qie)在♈不同(tóng)的勵磁(ci)技術下(xia)其表現(xian)的形态(tai)、特性不(bú)同, 因而(ér)采取抗(kang)幹擾措(cuò)施也不(bu)同。在工(gōng)頻正弦(xian)波勵磁(ci)磁場下(xià), 此種電(dian)磁耦合(hé)工頻幹(gan)擾噪聲(sheng)表現形(xíng)式爲正(zheng)交幹擾(rao), 又稱爲(wèi)變壓器(qì)電勢, 特(te)點是幹(gàn)擾噪聲(sheng)💁幅值和(he)工頻正(zheng)弦波勵(li)磁頻率(lǜ)成正比(bǐ), 相位滞(zhì)後流量(liang)信号電(diàn)勢 90? , 且幅(fu)值較流(liu)量信号(hào)電勢🚩大(da)幾個數(shu)量級[ 2] 。直(zhí)流⛷️勵磁(ci)、 低頻矩(jǔ)形波勵(li)磁及雙(shuang)頻🔴矩形(xing)波勵磁(cí)技術, 可(kě)以基本(ben)消除正(zheng)交幹擾(rǎo)的✨影響(xiǎng)。
工頻共(gong)模幹擾(rao)和工頻(pín)串模幹(gan)擾這兩(liang)種常見(jiàn)的幹擾(rǎo), 主要是(shì)👨❤️👨由于電(dian)磁屏蔽(bì)缺陷, 分(fèn)布電容(róng)耦合, 電(diàn)磁流量(liang)計接地(di)不㊙️良等(děng)原因⛷️而(ér)産生, 電(dian)磁流量(liang)計采用(yong)輸入保(bǎo)🌈護技術(shu)、 高輸入(rù)阻抗、 高(gao)共模抑(yì)制比自(zi)舉前置(zhi)放大器(qì)技術以(yǐ)及重複(fú)接地技(jì)術等提(ti)高抗工(gong)頻幹擾(rao)的能力(li)。ADMAG AE系列電(dian)磁流量(liang)計配有(you)接地環(huán), 其作用(yòng)是通過(guo)與液體(tǐ)接觸, 建(jiàn)立液體(ti)接地, 确(que)保基準(zhǔn)電位與(yǔ)被測液(ye)體相同(tóng), 并且保(bao)護流量(liang)計内襯(chèn)。
2 電化學(xué)幹擾噪(zao)聲的特(te)點及電(diàn)磁流量(liang)計抗幹(gan)擾技術(shù)
2 . 1 電化學(xué)幹擾噪(zào)聲的特(te)點
( 1)電化(huà)學極化(hua)電勢幹(gàn)擾是由(yóu)于電極(jí)感生電(diàn)動勢在(zai)兩極極(ji)性不同(tong)而導緻(zhi)電解質(zhi)在電極(jí)表面極(jí)化産生(shēng)。雖然采(cai)用正負(fu)交🔞變勵(li)磁磁場(chǎng)能顯著(zhe)減弱極(jí)化🔅電勢(shì)的數量(liang)級, 但不(bu)能從根(gen)本上完(wan)全消除(chu)極化電(dian)勢幹擾(rao)。
( 2)泥漿幹(gan)擾是在(zài)測量液(yè)固兩相(xiang)導電性(xìng)流體流(liu)量時㊙️, 固(gu)體顆粒(lì)或者氣(qi)泡擦過(guo)電極表(biao)面時, 電(diàn)極表面(mian)的接觸(chù)電化學(xue)電勢突(tu)然變化(huà), 電磁流(liu)量傳感(gǎn)器輸出(chu)信号出(chū)現尖峰(fēng)脈沖狀(zhuàng)幹擾噪(zao)‼️聲。
( 3)流體(tǐ)流動噪(zao)聲是在(zai)測量低(di)導率液(yè)體 ( 100S/ c m 以下(xià) )流量時(shi), 電極🌈的(de)電化學(xue)電勢定(ding)期波動(dòng),産生随(suí)流量增(zeng)加而頻(pin)率增加(jiā)的随機(ji)幹擾噪(zao)聲, 具有(yǒu)類似泥(ní)漿幹擾(rǎo)的 1/ f頻譜(pǔ)特性。
2 . 2電(diàn)磁流量(liàng)計抗電(dian)化學幹(gan)擾技術(shu)
電磁流(liu)量計在(zai)提高抗(kàng)電化學(xué)幹擾能(neng)力方面(miàn)采取的(de)措施✍️主(zhǔ)要是低(dī)頻矩形(xíng)波勵磁(cí)和雙頻(pín)勵磁技(ji)術。低頻(pin)矩形波(bo)勵磁既(ji)具有直(zhí)流勵磁(cí)技術不(bú)産生渦(wō)🌈流效應(yīng)🔅、 變壓器(qi)效應 (正(zheng)❄️交幹擾(rao) ) 的特點(diǎn), 又具有(you)工頻🥰正(zhèng)弦波勵(li)磁基本(běn)不産生(sheng)極化效(xiào)應, 便于(yu)💋放大信(xin)号處理(lǐ),而能避(bì)免直流(liú)放大器(qi)零點漂(piāo)移、 噪聲(shēng)、 穩定性(xing)等問題(ti)的産生(shēng)🛀🏻, 有較好(hao)的抗幹(gàn)擾性能(neng)。
低頻矩(ju)形波勵(li)磁雖然(ran)具有優(you)良的零(ling)點穩定(ding)性,但在(zài)測💋量泥(ni)❌漿、 紙漿(jiāng)等含纖(xiān)維和固(gù)體顆粒(lì)的液固(gu)兩相導(dǎo)㊙️電性流(liú)體流量(liàng)時無法(fǎ)克服泥(ní)漿幹擾(rao)和流體(tǐ)♌噪聲幹(gàn)擾。研究(jiu)分析表(biao)明, 泥漿(jiang)幹擾和(he)流動噪(zao)聲具有(yǒu) 1/ f的頻譜(pǔ)特征。低(dī)頻時幅(fu)值大, 高(gāo)頻時幅(fú)值小, 如(ru)果采用(yòng)較高頻(pin)率的低(di)頻矩形(xíng)波勵磁(cí)則能大(da)大降低(di)泥漿幹(gan)擾的數(shù)量級。因(yin)此提高(gāo)勵磁頻(pin)率有助(zhù)于降低(di)泥漿幹(gàn)擾和流(liu)動噪聲(sheng), 提高傳(chuán)感🚶♀️器輸(shu)出信号(hào)的信噪(zào)比。
綜上(shang)所述, 要(yào)保證電(diàn)磁流量(liàng)計的零(líng)點穩定(ding)性, 最好(hǎo)采🐇用低(dī)頻矩形(xing)波勵磁(ci); 爲了能(neng)較準确(que)地測量(liang)液固兩(liǎng)相導電(diàn)✊性流體(ti)和低導(dao)電率流(liu)體的流(liú)量, 又必(bi)須✔️采用(yong)較高頻(pín)率💋的矩(jǔ)形💋波勵(lì)磁⭐。采用(yòng)圖 1所示(shì)的雙頻(pín)矩形波(bo)勵磁的(de)方法。
2.3雙(shuāng)頻矩形(xing)波勵磁(ci)工作及(jí)抗幹擾(rao)原理
在(zai)電磁流(liu)量計測(cè)量管内(nèi)形成含(han)有兩個(ge)頻率分(fèn)量的電(dian)磁場: 高(gāo)頻勵磁(cí)分量不(bu)受液體(ti)幹擾的(de)影響, 而(er)低頻勵(lì)磁分量(liàng)則有着(zhe)極好的(de)零點穩(wen)定性, 根(gen)據高、 低(di)頻定時(shí)檢測到(dao)的各分(fen)量信号(hào)經過計(jì)算, 便可(kě)得到流(liu)量信号(hao)。
雙頻矩(ju)形波勵(li)磁測量(liang)原理如(ru)圖 1所示(shì), 一個由(you)高低頻(pín)💘分量🚶♀️叠(dié)加而成(chéng)的電磁(cí)場通過(guò)勵磁線(xiàn)圈被施(shī)加到被(bei)🏒測液體(tǐ)中, 勵磁(ci)波形📱是(shi)在一個(ge)低頻矩(jǔ)形波上(shàng)叠加一(yī)個高于(yu)市電頻(pín)率的矩(ju)形波而(ér)得到的(de)波形。在(zài)産生的(de)電動勢(shì)中💯, 低頻(pín)分量通(tong)過一個(gè)大時間(jiān)常數的(de)積分電(dian)路獲得(dé)一個零(líng)點穩定(dìng)性好的(de)平穩流(liu)量信号(hào)。而由漿(jiang)液或低(dī)電導率(lü)流體産(chan)生的低(dī)頻噪聲(sheng)可被不(bu)🐉受噪聲(shēng)影響的(de)♍高頻采(cai)樣🐆電路(lu)所抑制(zhi), 有着同(tóng)樣時間(jian)常數的(de)流量信(xìn)号經過(guo)一🔆個差(chà)分電路(lu)以确定(ding)流速信(xin)号的變(bian)化, 把這(zhe)兩種不(bú)同頻率(lü)🤞采樣所(suo)得的信(xìn)号結合(he)起來可(ke)🐕獲得一(yi)個穩定(dìng)🌈流速信(xìn)号🧡, 該信(xìn)号不受(shòu)🛀🏻噪聲幹(gàn)擾, 且🔞有(you)較高的(de)零點穩(wen)定性。
3 . 3電源(yuan)幹擾噪(zào)聲特點(dian)及電磁(ci)流量計(jì)抗幹擾(rao)技術
電磁(cí)流量計(jì)一般都(dou)采用工(gong)頻交流(liú)電源供(gong)電, 其電(dian)🆚源電壓(yā)的幅值(zhi)和頻率(lǜ)的變化(huà)都會給(gei)電磁流(liu)量計💰帶(dài)來🤟電源(yuan)性幹擾(rǎo)噪聲。對(duì)電源電(dian)壓的幅(fú)值變化(hua), 因采用(yong)多級集(ji)成穩壓(yā), 一般而(ér)言電源(yuán)電壓的(de)幅值變(bian)化對電(diàn)磁流量(liang)的測量(liang)精度影(ying)響不大(da)。當電源(yuán)電壓的(de)頻率波(bo)動時, 雖(suī)然其波(bō)動範圍(wei)有限🛀🏻, 但(dàn)對電磁(cí)流量計(ji)測量精(jīng)度影響(xiang)較大。爲(wei)了解決(jué)工頻幹(gàn)擾🌈問題(ti), 實現對(dui)流😍體流(liu)速感應(ying)電⛷️勢 eab 信(xìn)号的準(zhun)确測量(liàng), 需利用(yòng)以下基(jī)本關系(xì): 勵磁周(zhōu)期爲工(gōng)頻周期(qi)的整數(shu)倍, 即勵(li)磁頻☔率(lü)爲 50/n H z( n爲偶(ǒu)數 ); 正負(fù)勵磁下(xià)的同相(xiang)位👄采樣(yang)✊。圖 2是對(dui)應低頻(pín)矩⭕形波(bō)勵磁形(xing)式下的(de)典型電(dian)勢信❓号(hao)形式, 按(an)上述關(guān)系在一(yī)個勵磁(cí)周期下(xia), 若假設(shè)t 1 和 t 2 點爲(wèi)工頻幹(gan)擾的等(děng)效幹擾(rǎo)點☎️, 且采(cǎi)樣寬度(du) T= T 1 = T 2 , 則 e ab 的基(jī)本算式(shi)[ 3] 爲:
式 ( 4)從(cong)理論上(shang)說明電(dian)磁流量(liàng)計的工(gōng)頻幹擾(rǎo)有可克(ke)💔服的途(tu)徑, 即同(tong)步采樣(yàng)技術, 其(qi)方法是(shi)以同相(xiang)位 ( t 1= t 2 )、 同寬(kuān)度采樣(yang) (T 1 = T 2 = T )爲前提(ti)的, 采樣(yàng)頻率要(yao)選爲工(gong)頻周期(qī)的🈚整數(shù)倍。這樣(yang)即🌈使混(hun)有幹擾(rao)信号, 因(yin)其采樣(yang)時間爲(wèi)完整的(de)工頻周(zhōu)期, 其平(ping)均值也(yě)爲零, 幹(gan)擾✊電壓(yā)不起作(zuo)用。
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