電磁流量計(jì)攪擾噪聲的物理機(jī)理、特性及其對(duì)策

    為了對(duì)電磁流量計(jì)抗攪擾技巧加以研究，首先必需對(duì)電磁流量計(jì)攪擾噪聲發(fā)生的物理機(jī)理和特性加以剖析探討，從而按照各類攪擾噪聲的特性采用對(duì)應(yīng)的抗攪擾對(duì)策，以進(jìn)步電磁流量計(jì)抗攪擾的才能。今天就來(lái)談?wù)勲姶帕髁坑?jì)攪擾噪聲的物理機(jī)理、特性及其對(duì)策：

　　1 工頻攪擾噪聲

　　工頻攪擾噪聲是由電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組和流體、電極、縮小器輸出回路的電磁耦合，另外電磁流量計(jì)任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)的工頻共模攪擾，其三供電電源引入的工頻串模攪擾等，其發(fā)生的物理機(jī)理均是電磁感應(yīng)原理。首先就電磁流量傳感器勵(lì)磁繞組和流體、電極、縮小器輸出回路的電磁耦合發(fā)生的工頻攪擾對(duì)電磁流量計(jì)任務(wù)影響最大，并且在不同的勵(lì)磁技巧下其展現(xiàn)的形狀、特性不同，因此采取抗攪擾措施也不同

　　下此工頻攪擾噪聲的特性。在工頻正弦波勵(lì)磁磁場(chǎng)下，此種電磁耦合工頻攪擾噪聲展現(xiàn)方式為正交攪擾，又稱為變壓器電勢(shì)，其特點(diǎn)是攪擾噪聲幅值和工頻正弦波勵(lì)磁頻率成反比，相位滯后流量信號(hào)電勢(shì)900，且幅值較流量信號(hào)電勢(shì)大幾個(gè)數(shù)目級(jí)。在低頻矩形波勵(lì)磁，三值低頻矩形波勵(lì)磁和雙頻矩形波勵(lì)磁要求，此種電磁巧合工頻攪擾噪聲展現(xiàn)方式為微分?jǐn)嚁_，其波形為脈沖波形，其中幅值和磁通變化率成反比，且按指數(shù)規(guī)律衰減，普通而言其幅值比正弦波勵(lì)磁要求下的正交攪擾大得多，另外此微分?jǐn)嚁_僅在勵(lì)磁磁通變化時(shí)發(fā)生，而在磁通恒定時(shí)，下一個(gè)磁通出現(xiàn)變化之前不會(huì)發(fā)生微分?jǐn)嚁_，具有時(shí)段性。

　　針對(duì)工頻正弦波勵(lì)磁下的正交攪擾噪聲，采用復(fù)雜的主動(dòng)正交抑制零碎減小正交攪擾噪聲的影響，但由于正交攪擾噪聲比流量信號(hào)電勢(shì)大幾個(gè)數(shù)目級(jí)正交抑制電子電路的任何不完善都將招致一局部正交攪擾轉(zhuǎn)換成同相關(guān)擾，使工頻正弦波勵(lì)磁電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移，流量測(cè)量精度難以進(jìn)步。

　　采用低頻矩形波勵(lì)磁、三值低頻矩形波勵(lì)磁、雙頻矩形波勵(lì)磁，正交攪擾噪聲演化成為微分?jǐn)嚁_。由于微分?jǐn)嚁_具有時(shí)段時(shí)，應(yīng)用同步采樣技巧在磁場(chǎng)恒活期，即微分?jǐn)嚁_衰減為零之后，采用寬脈沖同步采樣( 工頻周期的偶數(shù)倍)，以防止串入流量信號(hào)電勢(shì)中的工頻攪擾的影響。其次采用控制勵(lì)磁電流(勵(lì)磁磁通)變化率的辦法減小微分?jǐn)嚁_的幅值，但減小流量信號(hào)采樣的時(shí)刻間距;也能夠采用程控增益技巧使微分?jǐn)嚁_時(shí)段增益為Odb，而恒磁通時(shí)段增益為100db，以減小微分?jǐn)嚁_的幅值的影響。

　　關(guān)于工頻共模攪擾和工頻串模攪擾是多見(jiàn)的攪擾，重要是由于電磁屏蔽缺陷、散布電容耦合、電磁流量計(jì)接地不良等緣由發(fā)生，采用輸出維護(hù)技巧、高輸出阻抗、高共模抑制比自舉前置縮小器技巧以及反復(fù)接地技巧，工頻寬脈沖同步采樣技巧等進(jìn)步抗工頻攪擾的才能。

　　2 流體介質(zhì)特性發(fā)生的電化學(xué)攪擾噪聲

　　電化學(xué)極化電勢(shì)攪擾是由于電極感生電動(dòng)勢(shì)在兩極極性不同而招致電解質(zhì)在電極外表極化發(fā)生。即使采用正負(fù)交變勵(lì)磁磁場(chǎng)能明顯削弱極化電勢(shì)的數(shù)目級(jí)，但不能基本上整個(gè)消弭極化電勢(shì)攪擾。其特性于流體介質(zhì)的性質(zhì)、電極資料性質(zhì)、電極的外形尺寸外形有關(guān)，具有變化遲緩，數(shù)目級(jí)不大等特點(diǎn)，如圖2所示流體電化學(xué)電勢(shì)攪擾及其處理辦法。因而選擇適宜的電極資料(如碳化鎢)，設(shè)計(jì)最佳的電極外形的尺寸是減小極化電勢(shì)的有用辦法之一;另外采用正負(fù)兩極性交變的矩形波勵(lì)磁技巧配合微處置器同步寬脈沖采樣技巧，到用微處置器運(yùn)算功效前后兩次采樣值相減消弭流量信號(hào)電勢(shì)中的極化電勢(shì)攪擾。

　　3 供電電源性攪擾

　　電磁流量計(jì)普通都采用工頻交流電源供電，其電源電壓的幅值和頻率的變化都會(huì)給電磁流量計(jì)帶來(lái)電源性攪擾噪聲。對(duì)電源電壓的幅值變化，因采用多級(jí)集成穩(wěn)壓，普通而言電源電壓的幅值變化對(duì)電磁流量的測(cè)量精度影響不大。當(dāng)電源電壓的頻率動(dòng)搖時(shí)，即使其動(dòng)搖領(lǐng)域無(wú)限，但對(duì)電磁流量計(jì)測(cè)量精度影響較大。在智能矩形波勵(lì)磁電磁流量計(jì)中采用寬脈沖采樣技巧，其脈沖寬度為工頻周期的整數(shù)倍，具同步于工頻周期，以整個(gè)消弭工頻攪擾，但前提要求是工頻噪聲攪擾根本不變。當(dāng)供電電源頻率動(dòng)搖時(shí)，流量信號(hào)采樣時(shí)使前后的工頻噪聲不能整個(gè)相反，即使采用同步勵(lì)磁技巧、同步采樣技巧依然不能整個(gè)消弭工頻攪擾噪聲，必需采用對(duì)應(yīng)的頻率補(bǔ)償技巧，使勵(lì)磁電流、采樣脈沖，A/D 轉(zhuǎn)換同步于頻率的變化。