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智能电磁流量计抗干扰技术的研究
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三 电磁流量计干扰噪声的物理机理、特性及其对策

为了对电磁流量计抗干扰技术加以探讨,首先必须对电磁流量计干扰噪声产生的物理机理和特性加以分析研究,从而根据各种干扰噪声的特性采用相应的抗干扰对策,以提高电磁流量计抗干扰的能力。

1 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,另外电磁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电磁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,如图1所示在各种励磁技术


下此工频干扰噪声的特性。在工频正弦波励磁磁场下,此种电磁耦合工频干扰噪声表现形式为正交干扰(见图1 b),又称为变压器电势,其特点是干扰噪声幅值和工频正弦波励磁频率成正比 ,相位滞后流量信号电势900,且幅值较流量信号电势大几个数量级。在低频矩形波励磁,三值低频矩形波励磁和双频矩形波励磁条件,此种电磁偶合工频干扰噪声表现形式为微分干扰(见图1c),其波形为脉冲波形,其中幅值和磁通变化率成正比,且按指数规律衰减,一般而言其幅值比正弦波励磁条件下的正交干扰大得多,另外此微分干扰仅在励磁磁通变化时产生,而在磁通恒定时,下一个磁通发生变化之前不会产生微分干扰,具有时段性。
针对工频正弦波励磁下的正交干扰噪声,采用复杂的自动正交抑制系统减小正交干扰噪声的影响,但由于正交干扰噪声比流量信号电势大几个数量级正交抑制电子电路的任何不完善都将导致一部分正交干扰转换成同相干扰,使工频正弦波励磁电磁流量计零点漂移,流量测量精度难以提高。
采用低频矩形波励磁、三值低频矩形波励磁、双频矩形波励磁,正交干扰噪声演变成为微分干扰。由于微分干扰具有时段时,利用同步采样技术在磁场恒定期,即微分干扰衰减为零之后,采用宽脉冲同步采样( 工频周期的偶数倍),以避免串入流量信号电势中的工频干扰的影响。其次采用控制励磁电流(励磁磁通)变化率的方法减小微分干扰的幅值,但减小流量信号采样的时间间隔;也可以采用程控增益技术使微分干扰时段增益为Odb,而恒磁通时段增益为100db,以减小微分干扰的幅值的影响。

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、电磁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。
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