電磁流量計在造紙廠紙料配漿流量計量中的抗干擾分析與解決措施

• 發(fā)布時間：2022-11-23

干擾源的干擾信號通過耦合通道到達電磁流量計，對其控制產(chǎn)生不利影響。針對干擾的三個環(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:電磁流量計與干擾體之間采用屏蔽隔離，控制電場、磁場、電磁波對電磁流量計的感應(yīng)和輻射。②濾波:對電磁流量計的測量信號進行濾波，去除干擾雜波信號，保留有用信號。③接地:用金線或?qū)Ь€將電磁流量計轉(zhuǎn)換測量電路的公共參考點與大地連接。④布線:避免信號線和電源線平行敷設(shè)，減少電磁干擾。

（2）現(xiàn)場分析干擾源，切斷干擾的傳播途徑。

（3）選擇抗電磁干擾能力強的電磁流量計[5]。

1.電磁流量計差分干擾和工頻干擾的消除

信號中往往存在差分干擾和工頻干擾信號，在信號處理電路中通過低通濾波很難完全濾除工頻干擾。采用同步采樣和工頻補償技術(shù)，抑制工頻干擾混入流量信號電位和工頻波動引起的工頻干擾，有效消除差分干擾。同步采樣技術(shù)，采樣開始時間滯后激勵信號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；工頻的頻率波動補償是保證在頻率動態(tài)波動過程中，激勵電源和采樣脈沖可以同步調(diào)整，從而實現(xiàn)同步采樣技術(shù)和同步激勵技術(shù)，同步A/D轉(zhuǎn)換，減少差分干擾和工頻干擾的影響。

二。電磁流量計零點漂移的消除

零漂移是指當傳感器的輸入信號為零時，放大器的輸出不為零。零漂移的信號會在各級放大電路之間傳遞，經(jīng)過多級放大后，在輸出端變成更大的信號。由于傳感器輸出的有用信號很弱，零點漂移可能會淹沒有用信號，使電路無法正常工作。因此，為了抑制零點漂移，采用三運放的差分電路輸入，實現(xiàn)內(nèi)阻較大的微弱信號采集，從而抑制共模信號的引入。在第一級放大電路之后，用一個DC隔直電容濾除基線零點漂移，以防止DC信號超出A/D轉(zhuǎn)換的輸入范圍。

三。電磁流量計的其他干擾消除措施

對于電磁流量計傳感器“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)計中，數(shù)字濾波技術(shù)、掉電保護技術(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電磁流量計干擾源分析

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

1）電磁流量計工作現(xiàn)場存在大量的工頻信號，導(dǎo)致激勵電路、前端放大器和電極耦合的工頻干擾噪聲，嚴重影響電磁流量計的測量精度。

2）電磁流量計在低頻矩形波激勵作用下會產(chǎn)生干擾，主要是由于激勵電流的突變，產(chǎn)生差分干擾信號。同時，干擾信號會隨著電流的穩(wěn)定而逐漸消失。

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

4）部分電磁屏蔽存在接地和屏蔽不良、雜散電容等缺點。，容易導(dǎo)致回路電流不平衡，進而導(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零點漂移的重要因素之一。在這種情況下，產(chǎn)生的高輻射電場將持續(xù)惡化電磁兼容性。

5）電路板設(shè)計在沒有充分考慮電磁兼容性的情況下，會造成串行模式干擾，導(dǎo)致信號質(zhì)量下降，特別是對于模擬電路和高速布線，會造成嚴重的不良影響。

6）在感應(yīng)電場的作用下，被測液體中的電解質(zhì)會在電極表面極化，形成電化學(xué)極化電動勢的干擾，進而造成電磁流量計的零點漂移。

2電磁流量計抗干擾的有效措施

2.1反正交干擾措施

所謂正交干擾是指與流量信號的相位差為90°的干擾。當電磁力計的變送器工作在交流勵磁方式時，會形成交變磁場，閉合電路就在磁場中。由于閉合回路不能與電磁流量計變送器交變磁場產(chǎn)生的磁力線平行，一部分交變磁力線會穿過閉合回路，從而在回路中形成干擾電動勢。為了有效抑制或消除正交干擾對電磁流量計的影響，可以分別從變送器和信號轉(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，以防止磁力線穿過閉合回路。同時，可以設(shè)置干擾調(diào)整機制來減少干擾信號。此外，還可以在變送器上設(shè)置一個調(diào)零電位器，使兩路產(chǎn)生的電流的電位相互抵消，從而達到消除正交干擾信號的目的。

2）從信號轉(zhuǎn)換器采取抗干擾措施。可以在轉(zhuǎn)換器中設(shè)置抗干擾機制，以消除發(fā)射機中殘留的正交干擾信號。具體方法是在主放大器的輸出端設(shè)置補償和抑制機制。

2.2軟件抗干擾技術(shù)

在EPROM中，固化的電磁流量計軟硬件相結(jié)合，既保證了電磁流量計正常功能的實現(xiàn)，又具有很強的容錯和抗干擾能力，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的自動量程轉(zhuǎn)換問題，通過增益控制，可以削弱差分干擾的峰值，導(dǎo)致放大器過載，有利于處理流量信號的潛力，增強抗差分干擾能力。

2.3同步采樣抗干擾技術(shù)

當信號連續(xù)時，可采用同步采樣技術(shù)進行采樣。但是，必須注意的是，所選擇的采樣區(qū)域、對稱性、寬度和起始點受到小流量的影響，這將使電磁流量計難以達到測量精度。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的采樣時間為工頻周期，從而避免電壓干擾。

2.4接地抗干擾措施

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