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如何提高分体式污水流量计抗干扰能力分析

点击次数: 发布时间:2020-12-24
分体式污水流量计是依靠于电磁感应原理来工作的智能化电子仪表,在现代化的生产环境中,各种工业设备的运转中都会产生各种各样会对分体式污水流量计产生干扰的电磁信号噪音,对于从事仪表研发与制造的技术人员以及仪器仪表用户的技术使用与维护人员来说,对于分体式污水流量计的抗干扰能力的关注与提高是一个重要的课题,本文就是对如何提高分体式污水流量计的抗干扰能力所作的探讨。分体式污水流量计的抗干扰能力的高低,会直接影响仪表的寿命和工作效率,要想提高仪表的抗干扰能力,首先要搞清楚分体式污水流量计干扰噪声产生的物理机理和特性,对相关的干扰因素进行分析研究,从而根据各种干扰噪声的特性采用相应的抗干扰对策,以提高流量计抗干扰的能力。干扰因素总结有以下几点:
一、流体介质特性产生的电化学干扰噪声
电化学极化电势干扰是由于电极感生电动势在两极极性不同而导致电解质在电极表面极化产生。虽然采用正负交变励磁磁场能显著减弱极化电势的数量级,但不能根本上完全消除极化电势干扰。其特性于流体介质的性质、电极材料性质、电极的外形尺寸形状有关,具有变化缓慢,数量级不大等特点,如图2所示流体电化学电势干扰及其解决方法。因此选择合适的电极材料(如碳化钨),设计最佳的电极形状的尺寸是减小极化电势的有效方法之一;另外采用正负两极性交变的矩形波励磁技术配合微处理器同步宽脉冲采样技术,到用微处理器运算功能前后两次采样值相减消除流量信号电势中的极化电势干扰。
二 、工频干扰噪声
工频干扰噪声是由电磁流量传感器励磁绕组和流体、电极、放大器输入回路的电磁耦合,另外分体式污水流量计工作现场的工频共模干扰,其三供电电源引入的工频串模干扰等,其产生的物理机理均是电磁感应原理。首先就电磁流量传感器励磁绕组和流体、电极、放大器输入回路的电磁耦合产生的工频干扰对分体式污水流量计工作影响最大,而且在不同的励磁技术下其表现的形态、特性不同,因而采取抗干扰措施也不同.
对于工频共模干扰和工频串模干扰是常见的干扰,主要是由于电磁屏蔽缺陷、分布电容耦合、分体式污水流量计接地不良等原因产生,采用输入保护技术、高输入阻抗、高共模抑制比自举前置放大器技术以及重复接地技术,工频宽脉冲同步采样技术等提高抗工频干扰的能力。
三、泥浆干扰
泥浆干扰是在测量泥浆、纤维浆等液固两相导电性流体流量时,固体颗粒或者气泡擦过电极表面时,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状干扰噪声如图3所示。在励磁频率较低时,泥浆干扰的数量级较大,高频时干扰数量级较小,具有1/f的频谱特性。提高抗泥浆干扰的能力必须采用较高频率的矩形波励磁,以提高分体式污水流量计传感器输出的信噪比,但会牺牲分体式污水流量计的零点稳定性。另外也可采用流量信号变化率限制方法以剔除脉冲干扰对分体式污水流量计的影响,但会牺牲仪表的响应速度。流体流动噪声是在测量低导率液体(100vs/cm以下)流体流量时,电极的电化学电势定期波动,产生随流量增加而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,以提高电磁流量传感器测量低导电率流体流量的信噪比。
四、供电电源性干扰
分体式污水流量计一般采用工频交流电源供电,其电源电压的幅值和频率的变化都会给分体式污水流量计带来电源性干扰噪声。对电源电压的幅值变化,因采用多级集成稳压,一般而言电源电压的幅值变化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,虽然其波动范围有限,但对分体式污水流量计测量精度影响较大。在智能矩形波励磁分体式污水流量计中采用宽脉冲采样技术,其脉冲宽度为工频周期的整数倍,具同步于工频周期,以完全消除工频干扰,但前提条件是工频噪声干扰基本不变。当供电电源频率波动时,流量信号采样时使前后的工频噪声不能完全相同,虽然采用采样技术但是仍然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转换同步于频率的变化,这样才能真正的解决这一问题。
对于以上所描述的四种干扰因素以及干扰分体式污水流量计的方法及相关分析,我们在日常使用中应该倍加注意,应该尽快找到相关对策,解决这一问题,提高分体式污水流量计的抗干扰能力,提高我们的仪表寿命和工作效率。

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