電磁流量計系統抗干擾設計

電磁流量計系統抗干擾設計
   1、正交干擾
   傳感器兩電極、被測液體、放大器內阻構成一個閉合回路如下圖2．9，這相當與一個一匝的變壓器次級繞組，勵磁線圈相當與初級線圈，閉合回路相當與次級線圈。由于閉合回路不可能*平行與磁場，總有部分磁力線穿過，這樣即使流速為零，也會產生感應電壓，這就是“變壓器效應"。圖2．9變壓器效應示意圖根據楞次定律得到干擾電動勢： ％=一警=一吃∞c。sCOt=一吃sin呼一cot) (2-3) 可見P。與勵磁頻率相關，與被測液體流量無關。干擾信號比流量信號相位要滯后90。，所以把干擾電動勢稱為正交干擾，由于正交干擾是磁感應強度B對時間t的微分，它又叫做微分干擾。
   2、同相干擾
   交變的電場產生交變的磁場，同時交變的磁場又產生交變的電場，兩者之間相互影響，相互轉換。這可以用磁場對時間的二次微分描述，對磁場進行二次微分得到： 鏟害：亟筆型：刃z跏in刁rt=(2nf)z Bm sin研(2-4) 。’出2 西2 “。”。1 一. .7 其中P，為同相干擾電動勢，可以看出它與磁場B同相位，也就是同時也與流量信號同相位。因為它的大小與流速無關，所以是一種干擾，叫做同相干擾。由(2--4)可看出同相干擾是正交干擾對時間的微分，正交干擾大，同相干擾也就大， 兩者還可以相互轉換。
   3、串模干擾
   單端信號輸出形式中混入的干擾稱為串模干擾。實際上雙端信號輸出類似于兩個單端輸出回路，也有串模干擾。串模干擾大多與電源頻率一致。采用低頻矩形波勵磁可以使采樣的串模干擾正、負面積相等，互相抵消，從而抑制串模干擾。
   4、共模干擾共模干擾定義：相對與公共點位基準點，放大器兩個輸入端同時出現的干擾。雖然差分電路可以抑制共模干擾，但當兩電極受到不對稱污染，共模干擾轉化成串模干擾影響測量。解決共模干擾要從源頭解決，由于交流共模干擾大多由靜電干擾引起，流量計節點和靜電屏蔽可以降低交流共模干擾。
   硬件抗干擾技術
   l、新型勵磁技術是提高電磁流量計抗力的重要手段
  電磁流量計勵磁技術的發展，不僅減弱了電極極化電勢、泥漿干擾、流動噪聲的影響，又能改變工頻干擾的形態，便于同步采樣技術處理工頻干擾噪聲，以避免工頻干擾的影響。我們采用的三值低頻矩形勵磁技術極大的提高了電磁流量計整體的抗力，提高了電磁流量計的測量精度和可靠性。
   2、前置放大器的設計是提高抗力的首要環節
   電磁流量傳感器輸出流信號十分微弱，內阻抗較高，因此高輸入阻抗、低漂移、低噪聲的前置放大器才能滿足抗同相共模干擾的要求。前置放大器采用JFET高輸入阻抗電壓緩沖器，低漂移低噪聲減法器，精密電阻精心匹配組成儀用放大器，并采用輸入保護技術，共模電壓自舉技術和接地技術大大提高抗共模干擾的能力，抑制零點漂移的影響。
   3、同步采樣的頻率補償技術
   同步采樣和工頻電源頻率監視補償技術，是提高抗流量信號電勢中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動產生工頻力的有效方法。同步采樣技術，其采樣脈寬為工頻周期的整數倍，使流量信號電勢中工頻干擾平均值等于零，以消除工頻干擾的影響：工頻電源的頻率波動補償是保證頻率的動態波動中，勵磁電源和采樣脈沖得以同步調整，真正實現同步采樣技術和同步勵磁技術，同步A／D轉換，以降低工頻干擾的影響。
   4、微處理器系統電源電壓監視技術
   智能電磁流量計中微處理器系統當電源瞬態欠壓，勵磁開關脈沖動作都會造成微處理器誤動作，數據丟失等現象，因此必須采用可靠的復位電路和電源電壓監視技術。實用的方法是采用低成本電源配合高靈敏度的電源電壓監視器，提高微處理器系統和抗力。
   軟件抗干擾技術
   1、數字濾波技術
   數字濾波技術是智能儀器中采用的技術，能夠完成模擬濾波器不能完成的功能，很容易解決脈沖干擾剔除、數字電路毛刺干擾消除、A／D轉換器的抗工頻能力以及輸入微處理器數字的可靠性問題。數字濾波的主要方法為：1)程序判斷濾波：2)中位值濾波：3)算術平均值濾波：4)遞推平均濾波：5)防脈沖干擾平均值濾波：6)一階滯后濾波。
  2、程控放大器技術
  程控放大器技術即解決電磁流量計量程自動轉換問題，同時利用增益控制方法有效削弱微分干擾峰值使放大器過載的問題，便于流量信號電勢處理，提高抗微分干擾的能力。
   3、微處理器硬件故障自診斷技術
  微處理器硬件故障自診斷技術是采用軟件容錯設計，極大地提高硬件系統的可靠性，從而提高整個智能電磁流量計的抗力。具體包括CPU自診斷，定時器診斷，中斷功能診斷，RAM診斷，AiD通道診斷和校正，D／A通道診斷，數字I／O 口通道的診斷等部分，涉及到智能電磁流量計的關鍵部件。
   4、微處理器抗干擾技術
   上述各種抗干擾措施是解決輸入、輸出通道中的各種干擾問題，當干擾噪聲沒有作用到微處理器本身時，微處理器正確無誤地執行各種抗干擾軟件，消除或者削弱干擾噪聲對電磁流量計輸入輸出通路的影響，當干擾噪聲通過三總線等作用到微處理器本身，CPU將不能按正常狀態執行程序，導致智能電磁流量計整個工作混亂，為了提高微處理器自身的抗力采用硬件和軟件相配合的多種抗干擾措施。多種復位方式解決失控的CPU的方法，掉電保護技術，軟件指令冗余措施，軟件陷阱抗干擾方法也是排除智能電磁流量計微處理器失控的有效方法。
   5、程序監視系統
   系統程序因干擾而跑飛后可能陷入“死循環”。指令冗余技術、軟件陷阱技術不能使跑飛的程序擺脫“死循環”的困境，因此必須采取程序監視技術，既“看門狗”技術，使程序脫離“死循環"。所謂“看門狗”技術，就是當系統發現程序運行時間超過設定時間時，系統應用強制措施使自己產生復位，從而使系統運行納入正軌的方法。
   分析表明，每種抗干擾措施都有其針對性，只具有一定的力。因此。在流量計設計中必須綜合使用各種抗干擾技術，以提高系統的抗干擾性能。--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：