電磁流量計(jì)在造紙廠紙料配漿流量計(jì)量中的抗干擾分析與解決措施

干擾源發(fā)出的干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合通道到達(dá)電 磁 流 量計(jì)，上海自動(dòng)化儀表對(duì)其控制造成不利的影響。針對(duì)干擾的三個(gè)環(huán)節(jié)，即干擾源、干擾傳播途徑及受干擾設(shè)備，電磁流量計(jì)有以下抗干擾措施。

（１）抑制干擾源產(chǎn)生的電磁干擾。①屏蔽：在電磁流量計(jì)和干擾體之間采用屏蔽隔離，以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波對(duì)電磁流量計(jì)的感應(yīng)和輻射。②濾波：對(duì)電磁流量計(jì) 的測(cè)量信號(hào)采用濾波器進(jìn)行濾波，濾除干擾雜波信號(hào)，保 留有用信號(hào)。③接地：用金導(dǎo)體或?qū)Ь€把電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換測(cè)量電路的公共參考點(diǎn)與大地連接。④布線：避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敷設(shè)，以減少電磁干擾。

（２）分析現(xiàn)場(chǎng)干擾源，切斷干擾的傳播途徑。

（３）選擇抗電磁干擾能力強(qiáng)的電磁流量計(jì)［５］。

一、電磁流量計(jì)微分干擾和工頻干擾的消除

信號(hào)中往往同時(shí)存在微分干擾和工頻干擾信號(hào)，在信號(hào)處理電路中的低通濾波往往很難將工頻干擾完全濾出。采用同步采樣和工頻補(bǔ)償技術(shù)，以抑制流量信號(hào)電勢(shì)中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動(dòng)產(chǎn)生工頻干擾，并有效除微分干擾。同步采樣技術(shù)，采樣開(kāi)始時(shí)間滯后激磁信號(hào)1/4個(gè)周期，其采用脈寬為工頻周期的偶數(shù)倍，消除微分干擾的同時(shí)使流量信號(hào)電勢(shì)中工頻干擾平均值等于零，以消除工頻干擾的影響；工頻電源的頻率波動(dòng)補(bǔ)償是保證頻率的動(dòng)態(tài)波動(dòng)中，激磁電源和采樣脈沖得以同步調(diào)整，真正實(shí)現(xiàn)同步采樣技術(shù)和同步激磁技術(shù)，同步A/D轉(zhuǎn)換，降低了微分干擾和工頻干擾的影響。

二、電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移消除

所謂零點(diǎn)漂移，就是當(dāng)傳感器的輸入信號(hào)為零時(shí)，放大器的輸出并不是零。零點(diǎn)漂移的信號(hào)會(huì)在各級(jí)放大的電路間傳遞，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后，在輸出端成為較大的信號(hào)，由于傳感器輸出的有用信號(hào)較弱，零點(diǎn)漂移就可能將有用信號(hào)淹沒(méi)，使電路無(wú)法正常工作。因此為了抑制零點(diǎn)漂移，采用三運(yùn)放的差動(dòng)電路輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)大內(nèi)阻的微弱信號(hào)采集，以抑制共模信號(hào)的引入。一級(jí)放大電路之后采用隔直電容，濾除基線零點(diǎn)漂移，防止直流信號(hào)過(guò)大，超出A/D轉(zhuǎn)換的輸入范圍。

1.2 電磁流量計(jì)的干擾源分析

        轉(zhuǎn)換器的流量信號(hào)由傳感器所提供 ，是一種電壓信號(hào) ，即電極間的電位差。在測(cè)量實(shí)踐中 ，受靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、電化學(xué)電勢(shì)等因素的影響 ，致使電極上的電壓不僅與流速成比例形成電動(dòng)勢(shì) ，而且還包含多種干擾成分 ，主要來(lái)源于以下方面 ：

        1）在電磁流量計(jì)的工作現(xiàn)場(chǎng)擁有大量工頻信號(hào) ，導(dǎo)致耦合在激磁回路、前端放大器、電極的工頻干擾噪聲嚴(yán)重影響電磁流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

        2）電磁流量計(jì)在低頻矩形波激磁的作用下會(huì)產(chǎn)生干擾 ，這主要是由于激磁電流突變而導(dǎo)致微分干擾信號(hào)的產(chǎn)生。與此同時(shí) ，干擾信號(hào)會(huì)隨著電流的穩(wěn)定而逐步消失。

        3）電磁流量傳感器上的變壓器效應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生相位上與流量信號(hào)形成 90°的正交干擾信號(hào)。

        4）部分電磁屏自身存在接地與屏蔽不良、電容雜散等弊端 ，極易導(dǎo)致返回電流不平衡 ，進(jìn)而引發(fā)共模干擾，甚至造成某些電路電位變化 ，這是致使電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移的重要因素之一。在此情況下 ，產(chǎn)生的高輻射電場(chǎng)會(huì)不斷惡化電磁兼容性。

        5）電路板設(shè)計(jì)在未充分考慮電磁兼容性的情況下會(huì)造成串模干擾 ，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量下降 ，尤其對(duì)于模擬電路和高速走線而言 ，會(huì)造成嚴(yán)重的不良影響。

        6）在感應(yīng)電場(chǎng)作用下 ，被測(cè)液體中電解質(zhì)會(huì)在電極表面產(chǎn)生極化現(xiàn)象 ，形成電化學(xué)極化電動(dòng)勢(shì)干擾 ，進(jìn)而造成電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移。

2 電磁流量計(jì)抗干擾的有效措施

2.1 抗正交干擾的措施

        所謂的正交干擾具體是指在相位上與流量信號(hào)之間的差為90°的干擾。當(dāng)電磁力量計(jì)的變送器以交流勵(lì)磁方式運(yùn)行時(shí) ，會(huì)形成一個(gè)交變的磁場(chǎng) ，而閉合電路則處于該磁場(chǎng)當(dāng)中 ，由于該閉合電路無(wú)法與電磁流量計(jì)的變送器交變磁場(chǎng)產(chǎn)生出來(lái)的磁力線處于平行狀態(tài) ，致使會(huì)有一部分交變磁力線從該閉合線路當(dāng)中穿過(guò) ，這樣一來(lái)便會(huì)在回路當(dāng)中形成一個(gè)干擾電動(dòng)勢(shì)。想要有效抑制或消除正交干擾對(duì)電磁流量計(jì)的影響 ，可從變送器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器這兩個(gè)部分分別采取措施，具體內(nèi)容如下 ：

        1）從變送器上采取抗干擾措施。應(yīng)當(dāng)盡可能使閉合回路的平面與交變磁力線保持平行 ，這樣便可以防止磁力線從閉合回路當(dāng)中穿過(guò)的情況發(fā)生 ，同時(shí)可設(shè)置干擾調(diào)整機(jī)構(gòu) ，借此來(lái)減少干擾信號(hào)。此外 ，還可以在變送器上設(shè)置調(diào)零電位器 ，通過(guò)該電位器能夠使兩個(gè)回路當(dāng)中產(chǎn)生出來(lái)的電流的電勢(shì)互相抵消 ，從而達(dá)到消除正交干擾信號(hào)的目的。

        2）從信號(hào)轉(zhuǎn)換器上采取抗干擾措施?？稍谵D(zhuǎn)換器當(dāng)中設(shè)置抗干擾機(jī)構(gòu) ，借此來(lái)消除變送器中殘余的正交干擾信號(hào) ，具體做法是在主放大器輸出端設(shè)置補(bǔ)償和抑制正交干擾的機(jī)構(gòu)。

2.2 軟件抗干擾技術(shù)

        在 EPROM 中 ，電磁流量計(jì)固化的軟件與硬件相配合不僅要確保電磁流量計(jì)正常功能的實(shí)現(xiàn) ，還必須具備較強(qiáng)的容錯(cuò)能力和抗干擾能力 ，構(gòu)建起功能完善的應(yīng)用程序。

        1）數(shù)字濾波技術(shù)。該技術(shù)是智能儀器中使用**為廣泛的技術(shù) ，擁有模擬濾波器所不具備的功能 ，主要包括消除脈沖干擾、A/D 轉(zhuǎn)換器的抗工頻能力、消除數(shù)字電路毛刺干擾、保障輸入微處理器數(shù)字的可靠性等。

        2）程控放大器技術(shù)。該技術(shù)能夠解決電磁流量計(jì)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換問(wèn)題 ，通過(guò)增益控制以達(dá)到削弱微分干擾峰值導(dǎo)致放大器過(guò)載的目的 ，有利于處理流量信號(hào)電勢(shì) ，增強(qiáng)抗微分干擾能力。

2.3 同步采樣抗干擾技術(shù)

        在信號(hào)連續(xù)的狀態(tài)下 ，可采用同步采樣技術(shù)實(shí)施采樣。但必須注意的是 ，選取的采樣區(qū)域、對(duì)稱度、寬度、起始點(diǎn)在小流量的影響下 ，會(huì)導(dǎo)致電磁流量計(jì)難以達(dá)到測(cè)量精度。為此 ，采樣頻率應(yīng)當(dāng)選取工頻周期的整數(shù)倍 ，如此做法可以確保在混有干擾信號(hào)的采樣時(shí)間為工頻周期的情況下 ，免于電壓的干擾。

2.4 接地抗干擾措施

        通常情況下 ，受變送器輸出信號(hào)較小的影響會(huì)導(dǎo)致電磁流量計(jì)的抗干擾能力降低 ，所以應(yīng)當(dāng)將變動(dòng)器輸入電路的零電位進(jìn)行單獨(dú)接地處理 ，上海自動(dòng)化儀表不僅可以起到屏蔽的作用 ，還能夠有效減少激磁系統(tǒng)本身電磁場(chǎng)干擾的影響。此外 ，電磁流量計(jì)接地必須選擇遠(yuǎn)離大型用電器的地點(diǎn) ，以達(dá)到防止電流串入的目的。