電磁流量計系統抗干擾技術

電磁流量計系統抗干擾技術
   電磁流量計的工作條件往往比較惡劣，因此會不可避免地受到來自各個方面的干擾。這些干擾不僅影響電磁流量計長期穩定、可靠地運行，而且還將導致系統測量誤差加大，甚至給生產造成巨大的經濟損失。如何保證和提高流量計的可靠性和安全性，己成為系統設計中不可回避的問題。在不斷完善流量計設計的過程中，人們分析系統受干擾的原因，提出抗干擾對策，總結出一系列的抗干擾措施。
   一、硬件抗干擾技術
   為了克服可能發生的各種干擾，保證流量檢測系統能夠可靠的運行，現有的抗干擾技術在硬件方面采取如下措施：
  1、抑制電源干擾
  傳導干擾通常由交流電源端引入系統內部。在體積較小的電子產品中，這種干擾是無法*克服的，只能盡量減小進入干擾脈沖的幅度。為了抑制這種干擾，系統通常在交流進線端串接低通LC 濾波器。這種方法在實際中己經取得明顯效果，但為了抑制電源浪涌電壓的沖擊，系統還必須在電源線之間及電源線對地之間分別加裝壓敏電阻。
  2、抑制傳輸線干擾
  雙芯屏蔽電纜具有較強的抗力，可以抑制雜散電磁場通過感應和輻射方式進人信道而產生的干擾。因此，對于系統中傳輸距離較長的線路通常選用屏蔽電纜來實現系統各部分的連接，以達到抗干擾的目的。在一些應用環境比較惡劣的系統中，為了進一步抑制干擾，可采用光電隔離方式將系統控制部分與I/O 口部分分開，并采用雙電源供電。
  3、盡量減小干擾
  由于干擾抑制受到設備的體積、成本等多種因素的影響和限制，不可能*抑制掉，因此在進行系統電路設計時必須采取相應的措施，以保證系統能夠可靠地運行。通常的做法有：1)增加硬件看門狗電路。2)增加電壓監測電路。3)選擇抗力較強的單片機系列。4)盡可能使用單片機的內部程序存儲器和內部數據存儲器而不使用外部總線連接這些器件。5)協調好電路中不同類型IC 的電平匹配。6)數據總線和控制總線間形成板與板連接時，應加總線驅動器。
  4、提高PCB 設計的抗力
  在模擬電路的設計中人們十分注意PCB 的工藝設計，因為微伏或毫伏級的干擾會對模擬信號放大造成很大的誤差，甚至使檢測結果根本無法使用。而在數字電路中，由于數字電路具有較高的噪聲容限，人們往往忽視對電路板設計工藝的嚴格要求。其實，系統電路出現干擾以及EMC 難以通過大多是由于PCB 的設計存在問題。在靜態無干擾的情況下，系統一般都可以穩定工作，即使PCB 設計存在某些問題。但在有干擾脈沖時，系統就可能會出現死機、程序跑飛等不穩定的問題。PCB 的工藝設計通常要重點注意以下幾個方面：
   1)地線的設計。在具有模擬和數字混合電路的PCB 中，數字地與模擬地應分開走線，并在穩壓電源的起點處匯集。高頻、微弱信號易受干擾，因此應該用地線將其與其它電路分隔。另外，地線的設計要盡量粗，對易受干擾的部分應加裝與地線相聯的屏蔽罩。
   2)IC 去耦電容的設計。電網干擾或多或少會通過各種渠道進到PCB 上：電路的瞬態信號電平轉換也會在PCB 內部產生干擾。因此，PCB 合理的加裝去藕電容是十分必要的。小信號的輸入端，如傳感器信號的放大輸入級，應在靠近管腳加裝容值較小的電容以濾除高頻干擾。
   3)信號線的布局。在PCB 中，必須將數字信號、模擬信號、功率較大電壓較高的信號線分開布置， 特別應防止強弱不同的信號線并行走線。對于高頻信號更要注意其分布參數及輻射的影響。
   二、軟件抗干擾技術
   竄入系統的干擾，其頻譜往往很寬，且具有隨機性。采用硬件抗干擾措施，只能抑制某個頻率段的干擾，仍會有干擾侵入系統。這時要充分發揮系統軟件方面的靈活性，采用軟件與硬件抗干擾措施相結合的方法提高系統的抗力。與硬件抗干擾不同，軟件抗干擾主要是從干擾形成后的抑制或消除上著手。常用的軟件抗干擾措施為:
   1、指令冗余
   為了使“跑飛”程序迅速納入正軌，在系統程序的關鍵地方插入一些單字節指令或將有效單字節指令重寫，這稱之為指令冗余。指令冗余的主要實現方法有：1)使用NOP 指令。可在雙字節指令和3 字節指令之后插入兩個單字節NOP 指令，這可保證其后的指令不被拆散。2)重要指令冗余。對于程序流向起決定作用的指令(如RET, RETI, ACALL, LCALL, LJMP, JZ, JNZ, JC, DJNC 等)和某些對系統工作狀態有重要作用的指令(如SETB, EA 等)的后面，可重復寫上這些指令，以確保這些指令的正確執行。
   2、軟件陷阱
  當“跑飛”程序進入非程序區(如EPROM 未使用的空間)或表格區時，采用冗余指令使程序納入軌道條件便不滿足，因此無法通過指令冗余實現抗干擾。此時可通過設定軟件陷阱來攔截亂飛程序，將其迅速引向一個位置，然后用一段程序對亂飛程序進行出錯處理以使系統恢復正常。所謂軟件陷阱， 就是使用引導指令強行將捕獲的程序引向一個的地址，在那里對出錯程序進行處理的程序。軟件陷阱一般安排在程序中的如下位置:1)未使用的中斷區。2)未使用的EPROM 空間。3)非EPROM 芯片空間。
   3、看門狗
   系統程序因干擾而跑飛后也可能陷入“死循環”。指令冗余技術、軟件陷阱技術不能使失控程序擺脫“死循環”的困境，因此必須采用程序監視技術，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己設定的時間時，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。
   4、數字濾波
   為了消除干擾噪聲，工程中常將一組輸入數字序列進行一定的運算后轉換成另一組輸出數字序列，這就是數字濾波。設數字濾波器的輸入為X(n)，輸出為Y(n),則輸入序列和輸出序列之間的關系可用差分方程式表示為： (2.9)式中，輸入信號X(n)可以是模擬信號經采樣和A/D 變換所得到的數字序列，也可以是計算機的輸出信號。具有上述關系的當前數字濾波器的輸出，與其現在和過去的輸入、過去的輸出有關。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。分析表明，每種抗干擾措施都有其針對性，只具有一定的抗力。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：