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電磁流量計的運用淺談
點擊次數:468 發布時間:2018-07-05

電磁流量計的工作基于電磁感應定律。與測量流量成比例的感應電動勢通常非常小,并且非常容易受到外部電磁干擾。電磁流量計本身產生的電磁干擾非常小,因此電磁流量計的電磁兼容性主要體現在它如何在惡劣的電磁環境中工作。在惡劣的電磁環境中,電磁耦合靜電感應是電磁流量計干擾噪聲的主要來源;由測量的流體介質特性產生的電化學干擾噪聲是電磁流量計干擾噪聲的第二個來源;電磁流量計電源的電壓和電源電源頻率波動等干擾噪聲是電磁流量計干擾噪聲的第三來源。為了滿足儀表的EMC要求,智能電磁流量計分別采用硬件和軟件抗干擾技術,以提高電磁流量計的抗干擾能力。

1、工頻干擾噪聲特性和電磁流量計抗干擾技術

  工頻干擾噪聲首先由電磁流量計勵磁繞組與流體,電極和放大器輸入電路的電磁耦合形成。二是電磁流量計工作現場的工頻共模干擾,三是電源引入的電源頻率串。模式干擾等等,它們產生的物理機制是電磁感應原理。電磁流量計磁場繞組與流體,電極,放大器輸入回路之間的電磁耦合所引起的電磁干擾對電磁流量計的運行影響大,其性能形式和特性在不同的勵磁條件下有所不同技術。因此,還采取了抗干擾措施。不同。在場正弦波激勵磁場中,此類電磁耦合的工頻干擾噪聲表示為正交干擾,又稱變壓器勢,其特征在于干擾噪聲的幅值與工頻正弦波的激勵頻率成正比,相位延遲流信號電位為90Ω,振幅比流量信號電位大幾個數量級[2]。直流勵磁,低頻矩形波勵磁和雙頻矩形波勵磁技術基本可以消除正交干擾的影響。

  工頻共模干擾和線路頻率串聯模式干擾這兩種常見類型的干擾主要是由電磁屏蔽缺陷,分布電容耦合,電磁流量計接地不良等造成的。電磁流量計采用輸入保護技術和高輸入阻抗。高共模抑制比自舉前置放大器技術和重復接地技術提高了抵抗工頻干擾的能力。 ADMAG AE系列電磁流量計配有接地環。其作用是通過接觸液體建立液體連接。接地,確保參考電位與被測流體相同,并保護流量計襯管。

2、電化學干擾噪聲特性和電磁流量計抗干擾技術

2.1、電化學干擾噪聲特性

(1)電化學極化電位干擾是由于電極在兩極的極性中引起的電動勢,導致電極處電解質表面的極化。盡管使用正負交變磁場可以顯著減小極化電位的大小,但極化電位不能完全消除。

(2)泥漿干擾是液固兩相導電流體流動的測量。當固體顆?;驓馀菽Σ岭姌O表面時,電極表面的接觸電化學電位突然改變,并且電磁流量傳感器的輸出信號顯示出類似尖峰的干擾噪聲。

(3)當低電導率液體的電導率(低于100S / cm),電極的電化學電位周期性波動時,測量流體流動噪聲,隨著流量增加,隨著頻率的增加產生隨機干擾噪聲,具有類似的泥漿擾動1 / f頻譜特性。

2.2、電磁流量計抗電化學干擾技術

  電磁流量計主要用于提高抗電化學干擾能力。低頻矩形波激勵和雙頻激勵技術。低頻矩形波激勵不僅具有直流激勵技術中無渦流效應和變壓器效應(正交干擾)的特點,而且由于工頻正弦波激勵而不具有極化效應,便于放大信號處理并避免DC放大器的零漂移。 ,噪音,穩定性等問題,具有更好的抗干擾性能。

  雖然低頻矩形波激勵具有極好的零點穩定性,但在測量含纖維和泥漿,漿等固體顆粒的液固兩相導流流體時,無法克服泥漿擾動和流體噪聲干擾。研究分析表明泥漿干擾和流動噪聲具有1 / f的光譜特性。低頻時振幅較大,高頻時振幅較小。如果使用高頻低頻矩形波激勵,泥漿干擾的大小可以大大降低。因此,增加勵磁頻率有助于減少泥漿干擾和流動噪聲,并提高傳感器輸出信號的信噪比。

  總之,為保證電磁流量計的零點穩定性,采用低頻矩形波激勵;為了準確測量液固兩相導電流體和低電導率流體的流量,必須使用更高的頻率。矩形波激發。使用圖1所示的雙頻矩形波激勵的方法是較好解決方案。

2.3、雙頻矩形波勵磁工作和抗干擾原理

  包含兩個頻率分量的電磁場形成在電磁流量計的測量管中:高頻激勵分量不受液體擾動的影響,而低頻激勵分量具有優良的零穩定性,并且檢測到分量信號根據高頻和低頻時序計算后,可以得到流量信號。

  雙頻矩形波勵磁測量的原理如圖1所示。高頻和低頻分量疊加的電磁場通過勵磁線圈施加到待測液體上,激勵波形疊加在低頻矩形波激勵線上,高頻矩形波。電頻率下矩形波的波形。在產生的電動勢中,低頻分量通過大時間常數積分電路獲得具有良好零點穩定性的平滑流量信號。由漿液或低電導率流體產生的低頻噪聲可以通過不受噪聲影響的高頻采樣電路來抑制,并且具有相同時間常數的流量信號通過差分電路以確定流量信號和兩個不同的頻率。采樣的信號組合起來獲得穩定的流量信號,該信號不受噪聲影響并具有較高的零點穩定性。

  電磁流量計雙頻方波激勵測量原理圖

2.4功率干擾噪聲特性和電磁流量計抗干擾技術

  電磁流量計的基本信號關系

  電磁流量計通常使用工頻交流電供電。電源電壓的幅度和頻率的變化會對電磁流量計造成電磁干擾噪聲。對于電源電壓的幅度變化,由于采用多級集成電壓調節,通常電源電壓的幅度變化對電磁流量的測量精度影響不大。當電源電壓的頻率波動時,其波動范圍受到限制,但對電磁流量計的測量精度影響很大。為了解決工頻干擾問題,為了實現對流體流動誘發電位eab信號的準確測量,需要使用以下基本關系:勵磁周期為工頻周期的整數倍,即勵磁頻率是50 / n H z(n是偶數);正負激勵下的同相采樣。圖2是對應于低頻矩形波激勵形式的典型電勢信號形式。根據上述關系,在激勵周期內,如果假設點t 1和t 2是工頻干擾的等效干擾點,并且采樣寬度T = T 1 = T 2,則基本公式[3] e ab是:

  樣式(4)從理論上解釋電磁頻率計的工頻干擾可以克服的方式,即基于同一相位(t 1 = t 2),相同寬度采樣(T 1 = T 2 = T作為前提,采樣頻率應選擇為工頻周期的整數倍,這樣即使混合了干擾信號,由于其采樣時間為完整的工頻周期,其平均值 為零,干擾電壓不起作用。

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