測(cè)量環(huán)境中外源性因素對(duì)于電磁流量計(jì)的干擾和抑制
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目前在工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的電磁流量計(jì)，一般都采用50Hz電源提供直接供電，最后輸出一個(gè)和流量成正比的電流信號(hào)(0-10mA或4-2OmA)。電磁流量變送器產(chǎn)生的流量信號(hào)為mV級(jí)交流信號(hào)，通常設(shè)定流體平均速度為1 m/s, 流量信號(hào)為1mV或0.5mV。實(shí)際測(cè)量中取得的電級(jí)信號(hào)除流量信號(hào)外還混雜著同相、正交和共模等干擾信號(hào)，特別是交流勵(lì)磁時(shí)干擾電壓的幅值較高，可達(dá)數(shù)十mV或更大，勢(shì)必嚴(yán)重影響測(cè)量。因此，抑制和消除干擾歷來是電磁流量的關(guān)鍵。
1.正交干擾信號(hào)及抑制產(chǎn)生的原因及影響
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/334531.htm所謂正交干擾信號(hào)是指其相位和被側(cè)流量信號(hào)相差90度，且不隨流量變化，造成這種干擾信號(hào)主要有兩個(gè)原因。
一是在電極引線、放在輸人阻抗和被測(cè)介質(zhì)構(gòu)成的輸人回路中，由于交變電磁場(chǎng)的作用，產(chǎn)生一個(gè)附加的感應(yīng)電勢(shì)，該電勢(shì)和流體的平均流速無關(guān)，并且和流量信號(hào)電勢(shì)相位成90度。
由式中可知感應(yīng)電勢(shì)E和正弦磁場(chǎng)B是同相位的，而由于正弦交變磁場(chǎng)與輸人回路交鏈產(chǎn)生的附加干擾電勢(shì)en為
除上述原因外，產(chǎn)生正交干擾的另一個(gè)原因是交變磁通在被測(cè)導(dǎo)電流體中產(chǎn)生渦流。如果磁場(chǎng)在電極兩側(cè)產(chǎn)生的渦流不對(duì)稱，那么兩電極之間也會(huì)產(chǎn)生附加的正交干擾電勢(shì)差。消除正交干擾的方法很多，目前主要采用的方法，一個(gè)是利用信號(hào)引出線路自動(dòng)補(bǔ)償，另一個(gè)是在主放級(jí)中對(duì)于90度干擾信號(hào)進(jìn)行深度負(fù)反饋，而后采用相敏電路，使正交干擾大大削弱.通常是同時(shí)采取這兩種措施。
關(guān)于信號(hào)引線自動(dòng)消除的方法如圖4-28所示。圖中電極A引出兩根線和電位器R、串接。電極B的引線通過下一環(huán)節(jié)前置放大級(jí)的輸人電阻(即為電極引出信號(hào)的負(fù)載電阻RL) RL和電位器的滑動(dòng)觸點(diǎn)相連，這就構(gòu)成兩個(gè)與磁力線垂直的回路。調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置，使兩回路中電流相等，則在兩電極間的流體中，無正交感應(yīng)電流流過，這樣就可大部分消除正交干擾。
其余引人的正交干擾經(jīng)過主放大器后，經(jīng)過對(duì)90度干擾信號(hào)的相敏整流，驅(qū)動(dòng)由旁熱式熱敏電阻組成的交流不平衡電橋，再將不平衡輸出引至主放大器的輸人端構(gòu)成負(fù)反饋，從而就可有效地抑制殘余的90度干擾信號(hào)。
2.同相干擾信號(hào)及抑制產(chǎn)生的原因及影響
同相干擾是指兩個(gè)電極分別對(duì)地有一幅值和相位相同的干擾信號(hào)，產(chǎn)生同相干擾的原因主要有兩個(gè)。
一是由于激磁繞組和電極之間的靜電感應(yīng)引起的同相干擾，如圖4-29所示，在激磁繞組和電極A, B之間存在絕緣電阻RM和分布電容Cf，激磁電壓通過RM和Cf及兩電極之間的內(nèi)阻，對(duì)地產(chǎn)生同相的干擾電勢(shì)et。
二是由地電流引起的同相干擾電勢(shì)。如果在流最計(jì)附近存在大功率的電器設(shè)備，特別是因絕緣不好而發(fā)生漏電時(shí)，地電流將使不同接地點(diǎn)電位不同，如圖4-30所示，檢測(cè)器電極和被測(cè)介質(zhì)相接觸，而轉(zhuǎn)換器是接地的。由于被測(cè)介質(zhì)和轉(zhuǎn)換器的接地點(diǎn)不同，這樣一來由地電流造成的兩不同接地點(diǎn)的電位差被引人轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成干擾電勢(shì)et。
為了消除干擾對(duì)于電磁流量計(jì)的影響，對(duì)于靜電效應(yīng)，應(yīng)采取嚴(yán)格的屏蔽措施，使分布電容大大減小，同時(shí)降低激磁電壓。對(duì)于地電流造成的干擾，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離大電功率電器設(shè)備，使轉(zhuǎn)換器、被測(cè)介質(zhì)、管道一點(diǎn)接地，也可采取轉(zhuǎn)換器“浮空”措施。轉(zhuǎn)換器的前置放大級(jí)采用差分輸人電路。
3.電源電壓與頻率波動(dòng)影響補(bǔ)償電源電壓的波動(dòng)將使磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化，這將直接影響流量信號(hào)E的數(shù)值。
電源頻率的變化引起鐵損和激磁線圈感抗的波動(dòng)，因而也將造成流量信號(hào)E的波動(dòng)。為了補(bǔ)償上述參數(shù)波動(dòng)造成的測(cè)量誤差，轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用霍爾元件構(gòu)成的乘法器進(jìn)行深度負(fù)反饋，使輸出電流直接和流量成正比，而與電源的波動(dòng)無關(guān)。
由以上可知，采用低頻方波勵(lì)磁不僅各種干擾的電壓幅值大大下降，而且抑制方式也大為簡(jiǎn)化。
評(píng)論