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电磁流量计干扰噪声的特性及解决方案

来源:红旗仪表(江苏)有限公司 时间:2022-02-22

      为了讨论电磁流量计的抗干扰技术,必须首先分析和研究电磁流量计干扰噪声产生的物理机理和特性,并根据各种干扰噪声的特点采取相应的抗干扰对策,以提高电磁流量计的抗干扰能力。
       电磁流量计是一种基于导电流体在磁场中运动产生的感应电势来计算流体流量的测量仪器。其基本工作原理是电磁感应定律。因此,电磁耦合静电感应是电磁流量计干扰噪声的主要来源;测量流体介质特性产生的电化学干扰噪声是电磁流量计干扰噪声的第二个来源;电磁流量计电源的电压和频率波动是电磁流量计干扰噪声的第三个来源。上述三种干扰噪声的来源。机制。不同的特性。对电磁流量计的影响不同,相应的抗干扰措施也不同。结合双频矩形波励磁智能电磁流量计的研究,重点讨论了智能电磁流量计的抗干扰技术,并提出了一些抗干扰对策,供智能仪器研究设计参考。
1.工频干扰噪声。
工频干扰噪声由电磁流量传感器励磁绕组和流体产生。电极。放大器输入电路的电磁耦合,电磁流量计工作现场的工频共模干扰,电源引入的工频串模干扰,其物理机制为电磁感应原理。首先,电磁流量传感器励磁绕组和流体。电极。放大器输入电路的电磁耦合产生的工频干扰对电磁流量计的工作有很大的影响,在不同的励磁技术下具有不同的形式和特性,因此采取不同的抗干扰措施。
2.流体介质特性产生的电化学干扰噪声。
电化学极化电位干扰是由于电极感应电位在两极极性上的不同,导致电解质在电极表面极化。虽然正负交变励磁场可以显著削弱极化电位的数量级,但极化电位干扰不能完全消除。其特点是流体介质的性质。电极材料的性质。电极的形状、变化缓慢、数量级小,因此选择合适的电极材料(如碳化钨),设计*电极形状的尺寸是减少极化电位的有效方法之一;正负交变矩形波励磁技术与微处理器同步宽脉冲采样技术相结合,消除流量信号电位中的极化电位干扰。
泥浆干扰是指当测量泥浆、纤维浆等液固两相导电流体流量时,当固体颗粒或气泡擦拭电极表面时,电极表面的接触电化学电势突然变化,电磁流量传感器输出信号出现尖峰脉冲干扰噪声。当励磁频率较低时,泥浆干扰的数量级较大,高频干扰的数量级较小,具有1/f的频谱特性。为了提高电磁流量传感器输出的信噪比,必须采用高频矩形波励磁来提高抗泥浆干扰能力,但会牺牲电磁流量计的零点稳定性。此外,还可以采用流量信号变化率限制来消除脉冲干扰对电磁流量计的影响,但会牺牲仪器的响应速度。
流体流动噪声是测量低导率液体(100vs/cm以下)流体流量时,电极的电化学电势定期波动,产生随流量增加频率增加的随机干扰噪声,具有类似泥浆干扰的1/f频谱特性。因此,提高励磁频率有助于降低流体流动噪声的数量级,从而提高电磁流量传感器测量低导电流体流量的信噪比。
3.电源干扰。
电磁流量计一般采用工频交流电源供电,电源电压的振幅和频率的变化会给电磁流量计带来电源干扰噪声。由于采用多级集成稳压,电源电压的振幅变化一般对电磁流量的测量精度影响不大。当电源电压的频率波动时,虽然波动范围有限,但对电磁流量计的测量精度影响较大。宽脉冲采样技术用于智能矩形波励磁电磁流量计,其脉冲宽度是工频周期的整数倍,与工频周期同步,以完全消除工频干扰,但前提是工频噪声干扰基本不变。当电源频率波动时,流量信号采样前后工频噪声不能完全相同,尽管采用同步励磁技术。同步采样技术仍不能完全消除工频干扰噪声,必须采用相应的频率补偿技术,使励磁电流、采样脉冲、A/D转换同步于频率变化。
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