如何提高分體式污水流量計抗干擾能力分析
點擊次數(shù)：2759 發(fā)布時間：2020-12-24 03:27:16
分體式污水流量計是依靠于電磁感應(yīng)原理來工作的智能化電子儀表，在現(xiàn)代化的生產(chǎn)環(huán)境中，各種工業(yè)設(shè)備的運轉(zhuǎn)中都會產(chǎn)生各種各樣會對分體式污水流量計產(chǎn)生干擾的電磁信號噪音，對于從事儀表研發(fā)與制造的技術(shù)人員以及儀器儀表用戶的技術(shù)使用與維護人員來說，對于分體式污水流量計的抗干擾能力的關(guān)注與提高是一個重要的課題，本文就是對如何提高分體式污水流量計的抗干擾能力所作的探討。分體式污水流量計的抗干擾能力的高低，會直接影響儀表的壽命和工作效率，要想提高儀表的抗干擾能力，*先要搞清楚分體式污水流量計干擾噪聲產(chǎn)生的物理機理和特性，對相關(guān)的干擾因素進行分析研究，從而根據(jù)各種干擾噪聲的特性采用相應(yīng)的抗干擾對策，以提高流量計抗干擾的能力。干擾因素總結(jié)有以下幾點：
一、流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學(xué)干擾噪聲
電化學(xué)極化電勢干擾是由于電極感生電動勢在兩極極性不同而導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面極化產(chǎn)生。雖然采用正負交變勵磁磁場能顯著減弱極化電勢的數(shù)量級，但不能根本上完全消除極化電勢干擾。其特性于流體介質(zhì)的性質(zhì)、電極材料性質(zhì)、電極的外形尺寸形狀有關(guān)，具有變化緩慢，數(shù)量級不大等特點，如圖2所示流體電化學(xué)電勢干擾及其解決方法。因此選擇合適的電極材料（如碳化鎢），設(shè)計*佳的電極形狀的尺寸是減小極化電勢的有效方法之一；另外采用正負兩極性交變的矩形波勵磁技術(shù)配合微處理器同步寬脈沖采樣技術(shù)，到用微處理器運算功能前后兩次采樣值相減消除流量信號電勢中的極化電勢干擾。
二 、工頻干擾噪聲
工頻干擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合，另外分體式污水流量計工作現(xiàn)場的工頻共模干擾，其三供電電源引入的工頻串模干擾等，其產(chǎn)生的物理機理均是電磁感應(yīng)原理。*先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合產(chǎn)生的工頻干擾對分體式污水流量計工作影響*大，而且在不同的勵磁技術(shù)下其表現(xiàn)的形態(tài)、特性不同，因而采取抗干擾措施也不同.
對于工頻共模干擾和工頻串模干擾是常見的干擾，主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、分體式污水流量計接地不良等原因產(chǎn)生，采用輸入保護技術(shù)、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術(shù)以及重復(fù)接地技術(shù)，工頻寬脈沖同步采樣技術(shù)等提高抗工頻干擾的能力。
三、泥漿干擾
泥漿干擾是在測量泥漿、纖維漿等液固兩相導(dǎo)電性流體流量時，固體顆粒或者氣泡擦過電極表面時，電極表面的接觸電化學(xué)電勢突然變化，電磁流量傳感器輸出信號出現(xiàn)尖峰脈沖狀干擾噪聲如圖3所示。在勵磁頻率較低時，泥漿干擾的數(shù)量級較大，高頻時干擾數(shù)量級較小，具有1/f的頻譜特性。提高抗泥漿干擾的能力必須采用較高頻率的矩形波勵磁，以提高分體式污水流量計傳感器輸出的信噪比，但會犧牲分體式污水流量計的零點穩(wěn)定性。另外也可采用流量信號變化率限制方法以剔除脈沖干擾對分體式污水流量計的影響，但會犧牲儀表的響應(yīng)速度。流體流動噪聲是在測量低導(dǎo)率液體（100vs/cm以下）流體流量時，電極的電化學(xué)電勢定期波動，產(chǎn)生隨流量增加而頻率增加的隨機干擾噪聲，具有類似泥漿干擾的1/f頻譜特性，因此提高勵磁頻率有助于降低流體流動噪聲的數(shù)量級，以提高電磁流量傳感器測量低導(dǎo)電率流體流量的信噪比。
四、供電電源性干擾
分體式污水流量計一般采用工頻交流電源供電，其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給分體式污水流量計帶來電源性干擾噪聲。對電源電壓的幅值變化，因采用多級集成穩(wěn)壓，一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。當(dāng)電源電壓的頻率波動時，雖然其波動范圍有限，但對分體式污水流量計測量精度影響較大。在智能矩形波勵磁分體式污水流量計中采用寬脈沖采樣技術(shù)，其脈沖寬度為工頻周期的整數(shù)倍，具同步于工頻周期，以完全消除工頻干擾，但前提條件是工頻噪聲干擾基本不變。當(dāng)供電電源頻率波動時，流量信號采樣時使前后的工頻噪聲不能完全相同，雖然采用采樣技術(shù)但是仍然不能完全消除工頻干擾噪聲，必須采用相應(yīng)的頻率補償技術(shù)，使勵磁電流、采樣脈沖，A/D轉(zhuǎn)換同步于頻率的變化，這樣才能真正的解決這一問題。
對于以上所描述的四種干擾因素以及干擾分體式污水流量計的方法及相關(guān)分析，我們在日常使用中應(yīng)該倍加注意，應(yīng)該盡快找到相關(guān)對策，解決這一問題，提高分體式污水流量計的抗干擾能力，提高我們的儀表壽命和工作效率。
一、流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學(xué)干擾噪聲
電化學(xué)極化電勢干擾是由于電極感生電動勢在兩極極性不同而導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面極化產(chǎn)生。雖然采用正負交變勵磁磁場能顯著減弱極化電勢的數(shù)量級，但不能根本上完全消除極化電勢干擾。其特性于流體介質(zhì)的性質(zhì)、電極材料性質(zhì)、電極的外形尺寸形狀有關(guān)，具有變化緩慢，數(shù)量級不大等特點，如圖2所示流體電化學(xué)電勢干擾及其解決方法。因此選擇合適的電極材料（如碳化鎢），設(shè)計*佳的電極形狀的尺寸是減小極化電勢的有效方法之一；另外采用正負兩極性交變的矩形波勵磁技術(shù)配合微處理器同步寬脈沖采樣技術(shù)，到用微處理器運算功能前后兩次采樣值相減消除流量信號電勢中的極化電勢干擾。
二 、工頻干擾噪聲
工頻干擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合，另外分體式污水流量計工作現(xiàn)場的工頻共模干擾，其三供電電源引入的工頻串模干擾等，其產(chǎn)生的物理機理均是電磁感應(yīng)原理。*先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合產(chǎn)生的工頻干擾對分體式污水流量計工作影響*大，而且在不同的勵磁技術(shù)下其表現(xiàn)的形態(tài)、特性不同，因而采取抗干擾措施也不同.
對于工頻共模干擾和工頻串模干擾是常見的干擾，主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、分體式污水流量計接地不良等原因產(chǎn)生，采用輸入保護技術(shù)、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術(shù)以及重復(fù)接地技術(shù)，工頻寬脈沖同步采樣技術(shù)等提高抗工頻干擾的能力。
三、泥漿干擾
泥漿干擾是在測量泥漿、纖維漿等液固兩相導(dǎo)電性流體流量時，固體顆粒或者氣泡擦過電極表面時，電極表面的接觸電化學(xué)電勢突然變化，電磁流量傳感器輸出信號出現(xiàn)尖峰脈沖狀干擾噪聲如圖3所示。在勵磁頻率較低時，泥漿干擾的數(shù)量級較大，高頻時干擾數(shù)量級較小，具有1/f的頻譜特性。提高抗泥漿干擾的能力必須采用較高頻率的矩形波勵磁，以提高分體式污水流量計傳感器輸出的信噪比，但會犧牲分體式污水流量計的零點穩(wěn)定性。另外也可采用流量信號變化率限制方法以剔除脈沖干擾對分體式污水流量計的影響，但會犧牲儀表的響應(yīng)速度。流體流動噪聲是在測量低導(dǎo)率液體（100vs/cm以下）流體流量時，電極的電化學(xué)電勢定期波動，產(chǎn)生隨流量增加而頻率增加的隨機干擾噪聲，具有類似泥漿干擾的1/f頻譜特性，因此提高勵磁頻率有助于降低流體流動噪聲的數(shù)量級，以提高電磁流量傳感器測量低導(dǎo)電率流體流量的信噪比。
四、供電電源性干擾
分體式污水流量計一般采用工頻交流電源供電，其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給分體式污水流量計帶來電源性干擾噪聲。對電源電壓的幅值變化，因采用多級集成穩(wěn)壓，一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。當(dāng)電源電壓的頻率波動時，雖然其波動范圍有限，但對分體式污水流量計測量精度影響較大。在智能矩形波勵磁分體式污水流量計中采用寬脈沖采樣技術(shù)，其脈沖寬度為工頻周期的整數(shù)倍，具同步于工頻周期，以完全消除工頻干擾，但前提條件是工頻噪聲干擾基本不變。當(dāng)供電電源頻率波動時，流量信號采樣時使前后的工頻噪聲不能完全相同，雖然采用采樣技術(shù)但是仍然不能完全消除工頻干擾噪聲，必須采用相應(yīng)的頻率補償技術(shù)，使勵磁電流、采樣脈沖，A/D轉(zhuǎn)換同步于頻率的變化，這樣才能真正的解決這一問題。
對于以上所描述的四種干擾因素以及干擾分體式污水流量計的方法及相關(guān)分析，我們在日常使用中應(yīng)該倍加注意，應(yīng)該盡快找到相關(guān)對策，解決這一問題，提高分體式污水流量計的抗干擾能力，提高我們的儀表壽命和工作效率。