摘要　在簡要(yao)闡述了電磁(cí)流量計的幾(jǐ)種勵磁方式(shì)的基礎🈲上,分(fen)析了低頻矩(jǔ)形波勵磁技(jì)術中常見的(de)幹擾及其影(ying)響,提出了相(xiang)應的處理措(cuò)施,以保證電(diàn)🙇‍♀️磁流量計的(de)穩⛹🏻‍♀️定運行💔。
1　引(yin)　　言
　　電磁流量(liang)計 是根據法(fa)拉第電磁感(gan)應定律制成(chéng)的一種測量(liàng)導電性液🎯體(ti)🍓體積流量的(de)儀表。随着微(wēi)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(jiao)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(fàn)。由于其具有(you)對液體适應(yīng)性較強的特(tè)點,在現代工(gong)業生産中,已(yǐ)成🌂爲測量液(yè)體流量的常(chang)用儀表。在現(xian)有☂️的電磁流(liu)量計中,交流(liu)低頻矩形波(bo)勵磁方式已(yǐ)❤️成爲主要的(de)勵💰磁方式。電(diàn)磁流量計采(cǎi)用交流勵磁(ci)雖有一定⭕的(de)優點,但随之(zhī)而來的電磁(ci)幹👣擾,就成爲(wei)很麻煩的問(wèn)題,特别是電(diàn)磁幹擾信号(hào)與有用的信(xin)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(kuang)下怎樣抑制(zhì)和排除這些(xiē)幹擾,提🚩高信(xìn)噪比就成了(le)研制和使用(yong)電磁流量計(ji)的一個重要(yao)的技術關鍵(jian)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(ji)術是結合了(le)直流勵磁和(he)交流勵磁技(ji)術的優點,同(tóng)時避免了它(tā)們缺點的一(yī)種勵磁技術(shu)低頻矩形波(bo)勵磁技術随(sui)着集成電路(lu)技術👨‍❤️‍👨和同步(bu)🔴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(suǒ)示。其頻率通(tong)常爲工頻的(de)偶數🏃分之一(yi)。(一般爲1/2～ 1/32)。從圖(tú)1(a)中可以看到(dào)在半🐇個周期(qi)内,磁場是一(yī)恒穩的直流(liu)磁場。它具有(yǒu)直👣流勵磁技(ji)術受電磁幹(gàn)擾影響小,不(bú)産生渦流效(xiao)應,正交幹擾(rǎo)和同相幹擾(rao)小等💜特點;但(dan)從整個時間(jiān)過程看又是(shi)一🆚個交變信(xin)号,具有正弦(xian)波勵磁技術(shù)基本不産生(shēng)極化現象,便(biàn)與放大✉️和處(chu)理信号。避免(mian)直流放大器(qi)零點漂移、噪(zào)聲等的優點(diǎn)。所以低頻矩(jǔ)形波勵磁技(ji)術具🌍有很💚好(hǎo)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(jǔ)形波勵磁方(fāng)式中,由于勵(lì)磁電流矩形(xing)波存在上升(shēng)沿和下降沿(yan),在上升沿和(he)下降沿也必(bi)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(wai)除了由于勵(lì)磁電流引起(qi)的正交幹擾(rao),在電磁流量(liàng)變⛷️送器🈲中,由(yóu)于兩電極的(de)引線處于交(jiāo)變磁場中,當(dang)變送器通電(diàn)後💜,在引線的(de)閉合回路内(nèi)就産生出感(gan)應電動勢。
3　對(dui)抗幹擾方式(shi)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(yi)種是人爲的(de)造成一個與(yǔ)正交幹擾幅(fú)值相同的信(xìn)号去與✌️幹擾(rǎo)信号相互抵(di)消;另一種是(shì)讓引出線組(zu)成的閉合回(hui)路在磁場交(jiao)鏈的磁通所(suo)形成的電流(liu)之代數和爲(wèi)零[3]。下面主要(yao)讨論後一種(zhong)👨‍❤️‍👨方法。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1　低頻(pin)矩形波勵磁(cí)波形

　　如圖2所示(shi),這種方法是(shì)在一個電極(ji)上引出兩根(gen)導🎯線,分别接(jie)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(qi)的輸入端,即(jí)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(chǎn)生的電動勢(shi)e和閉合回路(lù)Ⅱ中感應産生(shēng)的電動勢e′,各(gè)自形成電流(liú)i和i′。i和i′分别經(jing)過電位器的(de)中端加到轉(zhuan)換🔴器的輸入(ru)電阻Rsr上。因爲(wei)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(yī)個平衡點,使(shǐ)兩🈲個閉合回(hui)路的電流大(da)小相等,而方(fang)向相反,這樣(yang)就可以相互(hù)抵消。其關系(xì)可用下式表(biao)示,因:

　　式中: r′爲(wèi)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(zǔ),f1和f2分别爲通(tōng)過回路Ⅰ和Ⅱ磁(cí)通。因流經轉(zhuǎn)換器⁉️輸入阻(zu)抗Rsr的電流i和(he)i′之差,即:

　　因此(cǐ),從理論上講(jiang),用這樣的方(fang)法可以把因(yīn)變送器産生(shēng)的正交幹擾(rao)完全消除。但(dan)由于制造工(gōng)藝的原因,不(bu)可能💞完全消(xiāo)除,所以還必(bì)須采取其他(ta)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(yào)注意采樣區(qu)域、寬度、對稱(chēng)度、及采樣的(de)起始點的選(xuan)取,特🚶别是❌在(zai)小流量情況(kuang)下,對電磁流(liú)量計的測量(liàng)精度有較大(dà)的🚩影響。采樣(yang)頻率要選爲(wei)工頻周期的(de)整數倍。這樣(yàng)即使混有幹(gan)擾信号因🤟其(qí)采樣時間爲(wei)完整的工頻(pin)周期,其平均(jun1)值也爲零,幹(gan)擾電壓不起(qi)作用。
3.3　數字濾(lǜ)波技術
　　數字(zì)濾波技術是(shi)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(róng)易解決脈沖(chong)幹擾💰剔除、數(shù)字電路🚩毛刺(ci)幹擾消除、A/D轉(zhuǎn)換器的抗工(gōng)頻❌能力以及(ji)輸入微處理(li)器數字🔅的可(ke)靠性等問題(tí)。
3.4　接地
　　由于電(dian)磁流量計中(zhōng)變送器的輸(shū)出信号很小(xiao),爲了❌提👉高儀(yi)表抗幹擾的(de)能力,變送器(qi)輸入回路的(de)零電位必須(xu)接地[5]。同🔴時,變(biàn)送器的測量(liang)管外殼接地(dì)可以起屏蔽(bi)作用,減小外(wai)界和激磁系(xì)統本身的電(diàn)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(yí)表或電氣裝(zhuāng)置共🧑🏽‍🤝‍🧑🏻同接地(dì),接地✊線中的(de)漏電流對測(cè)量信㊙️号将産(chan)生串模幹擾(rǎo),嚴重時流量(liang)💋計将無法工(gōng)作。另外,接地(di)點應遠離大(dà)型用電器,避(bi)免地👅電㊙️流串(chuàn)入流量計,造(zao)⚽成幹擾源。
4　結(jie)束語
　　通過以(yi)上的分析,對(duì)電磁流量計(jì)中産生幹擾(rǎo)的原因及解(jie)決的辦法有(you)了大緻的了(le)解。可以看出(chu)智能電磁流(liu)量計多種抗(kang)幹擾技術的(de)采用,使電磁(cí)流量💞計抗幹(gàn)擾能力增強(qiáng),精度和可靠(kao)性提高更加(jiā)的适應于工(gong)業應用現場(chang)。

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