電磁流量計(jì)在造紙廠紙料配漿流量計(jì)量中的抗干擾分析與解決措施

• 發(fā)布時(shí)間：2022-11-23

干擾源的干擾信號(hào)通過(guò)耦合通道到達(dá)電磁流量計(jì)，對(duì)其控制產(chǎn)生不利影響。針對(duì)干擾的三個(gè)環(huán)節(jié)，即干擾源、干擾傳播路徑和被干擾設(shè)備，電磁流量計(jì)有以下抗干擾措施。

（1）抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾。（1）屏蔽:電磁流量計(jì)與干擾體之間采用屏蔽隔離，控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波對(duì)電磁流量計(jì)的感應(yīng)和輻射。②濾波:對(duì)電磁流量計(jì)的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行濾波，去除干擾雜波信號(hào)，保留有用信號(hào)。③接地:用金線或?qū)Ь€將電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換測(cè)量電路的公共參考點(diǎn)與大地連接。④布線:避免信號(hào)線和電源線平行敷設(shè)，減少電磁干擾。

（2）現(xiàn)場(chǎng)分析干擾源，切斷干擾的傳播途徑。

（3）選擇抗電磁干擾能力強(qiáng)的電磁流量計(jì)[5]。

1.電磁流量計(jì)差分干擾和工頻干擾的消除

信號(hào)中往往存在差分干擾和工頻干擾信號(hào)，在信號(hào)處理電路中通過(guò)低通濾波很難完全濾除工頻干擾。采用同步采樣和工頻補(bǔ)償技術(shù)，抑制工頻干擾混入流量信號(hào)電位和工頻波動(dòng)引起的工頻干擾，有效消除差分干擾。同步采樣技術(shù)，采樣開(kāi)始時(shí)間滯后激勵(lì)信號(hào)1/4周期，其脈寬為工頻周期的偶數(shù)倍，消除了差分干擾，使流量信號(hào)電位中工頻干擾的平均值等于零，以消除工頻干擾的影響；工頻的頻率波動(dòng)補(bǔ)償是保證在頻率動(dòng)態(tài)波動(dòng)過(guò)程中，激勵(lì)電源和采樣脈沖可以同步調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)同步采樣技術(shù)和同步激勵(lì)技術(shù)，同步A/D轉(zhuǎn)換，減少差分干擾和工頻干擾的影響。

二。電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移的消除

零漂移是指當(dāng)傳感器的輸入信號(hào)為零時(shí)，放大器的輸出不為零。零漂移的信號(hào)會(huì)在各級(jí)放大電路之間傳遞，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后，在輸出端變成更大的信號(hào)。由于傳感器輸出的有用信號(hào)很弱，零點(diǎn)漂移可能會(huì)淹沒(méi)有用信號(hào)，使電路無(wú)法正常工作。因此，為了抑制零點(diǎn)漂移，采用三運(yùn)放的差分電路輸入，實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻較大的微弱信號(hào)采集，從而抑制共模信號(hào)的引入。在第一級(jí)放大電路之后，用一個(gè)DC隔直電容濾除基線零點(diǎn)漂移，以防止DC信號(hào)超出A/D轉(zhuǎn)換的輸入范圍。

三。電磁流量計(jì)的其他干擾消除措施

對(duì)于電磁流量計(jì)傳感器“變壓器效應(yīng)”引起的正交干擾，采用“變送器調(diào)零法”消除。在軟件設(shè)計(jì)中，數(shù)字濾波技術(shù)、掉電保護(hù)技術(shù)和軟件指令冗余措施可以有效提高數(shù)字輸入到微處理器的可靠性。

1.2電磁流量計(jì)干擾源分析

轉(zhuǎn)換器的流量信號(hào)由傳感器提供，是電壓信號(hào)，即電極間的電位差。在測(cè)量實(shí)踐中，由于靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、電化學(xué)勢(shì)等因素的影響，電極上的電壓除了形成與流量成正比的電動(dòng)勢(shì)外，還含有多種干擾成分，主要來(lái)自以下幾個(gè)方面:

1）電磁流量計(jì)工作現(xiàn)場(chǎng)存在大量的工頻信號(hào)，導(dǎo)致激勵(lì)電路、前端放大器和電極耦合的工頻干擾噪聲，嚴(yán)重影響電磁流量計(jì)的測(cè)量精度。

2）電磁流量計(jì)在低頻矩形波激勵(lì)作用下會(huì)產(chǎn)生干擾，主要是由于激勵(lì)電流的突變，產(chǎn)生差分干擾信號(hào)。同時(shí)，干擾信號(hào)會(huì)隨著電流的穩(wěn)定而逐漸消失。

3）電磁流量傳感器上的變壓器效應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生與流量信號(hào)相位成90°的正交干擾信號(hào)。

4）部分電磁屏蔽存在接地和屏蔽不良、雜散電容等缺點(diǎn)。，容易導(dǎo)致回路電流不平衡，進(jìn)而導(dǎo)致共模干擾，甚至部分電路電位變化，這是造成電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移的重要因素之一。在這種情況下，產(chǎn)生的高輻射電場(chǎng)將持續(xù)惡化電磁兼容性。

5）電路板設(shè)計(jì)在沒(méi)有充分考慮電磁兼容性的情況下，會(huì)造成串行模式干擾，導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降，特別是對(duì)于模擬電路和高速布線，會(huì)造成嚴(yán)重的不良影響。

6）在感應(yīng)電場(chǎng)的作用下，被測(cè)液體中的電解質(zhì)會(huì)在電極表面極化，形成電化學(xué)極化電動(dòng)勢(shì)的干擾，進(jìn)而造成電磁流量計(jì)的零點(diǎn)漂移。

2電磁流量計(jì)抗干擾的有效措施

2.1反正交干擾措施

所謂正交干擾是指與流量信號(hào)的相位差為90°的干擾。當(dāng)電磁力計(jì)的變送器工作在交流勵(lì)磁方式時(shí)，會(huì)形成交變磁場(chǎng)，閉合電路就在磁場(chǎng)中。由于閉合回路不能與電磁流量計(jì)變送器交變磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁力線平行，一部分交變磁力線會(huì)穿過(guò)閉合回路，從而在回路中形成干擾電動(dòng)勢(shì)。為了有效抑制或消除正交干擾對(duì)電磁流量計(jì)的影響，可以分別從變送器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器兩方面采取措施。具體內(nèi)容如下:

1）從變送器采取抗干擾措施。閉合回路的平面應(yīng)盡可能與交變磁力線保持平行，以防止磁力線穿過(guò)閉合回路。同時(shí)，可以設(shè)置干擾調(diào)整機(jī)制來(lái)減少干擾信號(hào)。此外，還可以在變送器上設(shè)置一個(gè)調(diào)零電位器，使兩路產(chǎn)生的電流的電位相互抵消，從而達(dá)到消除正交干擾信號(hào)的目的。

2）從信號(hào)轉(zhuǎn)換器采取抗干擾措施?？梢栽谵D(zhuǎn)換器中設(shè)置抗干擾機(jī)制，以消除發(fā)射機(jī)中殘留的正交干擾信號(hào)。具體方法是在主放大器的輸出端設(shè)置補(bǔ)償和抑制機(jī)制。

2.2軟件抗干擾技術(shù)

在EPROM中，固化的電磁流量計(jì)軟硬件相結(jié)合，既保證了電磁流量計(jì)正常功能的實(shí)現(xiàn)，又具有很強(qiáng)的容錯(cuò)和抗干擾能力，從而構(gòu)建出功能齊全的應(yīng)用程序。

1）數(shù)字濾波技術(shù)。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于智能儀器中，具有模擬濾波器不具備的功能，包括消除脈沖干擾、抗A/D轉(zhuǎn)換器工頻、消除數(shù)字電路毛刺干擾、保證微處理器數(shù)字輸入的可靠性等。

2）可編程放大器技術(shù)。該技術(shù)可以解決電磁流量計(jì)的自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換問(wèn)題，通過(guò)增益控制，可以削弱差分干擾的峰值，導(dǎo)致放大器過(guò)載，有利于處理流量信號(hào)的潛力，增強(qiáng)抗差分干擾能力。

2.3同步采樣抗干擾技術(shù)

當(dāng)信號(hào)連續(xù)時(shí)，可采用同步采樣技術(shù)進(jìn)行采樣。但是，必須注意的是，所選擇的采樣區(qū)域、對(duì)稱(chēng)性、寬度和起始點(diǎn)受到小流量的影響，這將使電磁流量計(jì)難以達(dá)到測(cè)量精度。因此，采樣頻率應(yīng)選擇為工頻周期的整數(shù)倍，這樣可以保證混入干擾信號(hào)的采樣時(shí)間為工頻周期，從而避免電壓干擾。

2.4接地抗干擾措施

通常情況下，變送器輸出信號(hào)的微小影響會(huì)導(dǎo)致電磁流量計(jì)抗干擾能力的降低，因此應(yīng)將變頻器輸入回路的零電位單獨(dú)接地，這樣既能起到屏蔽作用，又能有效降低勵(lì)磁系統(tǒng)本身電磁場(chǎng)干擾的影響。另外，電磁流量計(jì)必須在遠(yuǎn)離大型電器的地方接地，以達(dá)到防止電流串聯(lián)的目的。