金湖县华升计量仪器有限公司
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电磁流量计的运用浅谈
点击次数:155 发布时间:2018-07-05

电磁流量计的工作基于电磁感应定律。与测量流量成比例的感应电动势通常非常小,并且非常容易受到外部电磁干扰。电磁流量计本身产生的电磁干扰非常小,因此电磁流量计的电磁兼容性主要体现在它如何在恶劣的电磁环境中工作。在恶劣的电磁环境中,电磁耦合静电感应是电磁流量计干扰噪声的主要来源;由测量的流体介质特性产生的电化学干扰噪声是电磁流量计干扰噪声的第二个来源;电磁流量计电源的电压和电源电源频率波动等干扰噪声是电磁流量计干扰噪声的第三来源。为了满足仪表的EMC要求,智能电磁流量计分别采用硬件和软件抗干扰技术,以提高电磁流量计的抗干扰能力。

1、工频干扰噪声特性和电磁流量计抗干扰技术

  工频干扰噪声首先由电磁流量计励磁绕组与流体,电极和放大器输入电路的电磁耦合形成。二是电磁流量计工作现场的工频共模干扰,三是电源引入的电源频率串。模式干扰等等,它们产生的物理机制是电磁感应原理。电磁流量计磁场绕组与流体,电极,放大器输入回路之间的电磁耦合所引起的电磁干扰对电磁流量计的运行影响最大,其性能形式和特性在不同的励磁条件下有所不同技术。因此,还采取了抗干扰措施。不同。在场正弦波激励磁场中,此类电磁耦合的工频干扰噪声表示为正交干扰,又称变压器势,其特征在于干扰噪声的幅值与工频正弦波的激励频率成正比,相位延迟流信号电位为90Ω,振幅比流量信号电位大几个数量级[2]。直流励磁,低频矩形波励磁和双频矩形波励磁技术基本可以消除正交干扰的影响。

  工频共模干扰和线路频率串联模式干扰这两种常见类型的干扰主要是由电磁屏蔽缺陷,分布电容耦合,电磁流量计接地不良等造成的。电磁流量计采用输入保护技术和高输入阻抗。高共模抑制比自举前置放大器技术和重复接地技术提高了抵抗工频干扰的能力。 ADMAG AE系列电磁流量计配有接地环。其作用是通过接触液体建立液体连接。接地,确保参考电位与被测流体相同,并保护流量计衬管。

2、电化学干扰噪声特性和电磁流量计抗干扰技术

2.1、电化学干扰噪声特性

(1)电化学极化电位干扰是由于电极在两极的极性中引起的电动势,导致电极处电解质表面的极化。尽管使用正负交变磁场可以显着减小极化电位的大小,但极化电位不能完全消除。

(2)泥浆干扰是液固两相导电流体流动的测量。当固体颗粒或气泡摩擦电极表面时,电极表面的接触电化学电位突然改变,并且电磁流量传感器的输出信号显示出类似尖峰的干扰噪声。

(3)当低电导率液体的电导率(低于100S / cm),电极的电化学电位周期性波动时,测量流体流动噪声,随着流量增加,随着频率的增加产生随机干扰噪声,具有类似的泥浆扰动1 / f频谱特性。

2.2、电磁流量计抗电化学干扰技术

  电磁流量计主要用于提高抗电化学干扰能力。低频矩形波激励和双频激励技术。低频矩形波激励不仅具有直流激励技术中无涡流效应和变压器效应(正交干扰)的特点,而且由于工频正弦波激励而不具有极化效应,便于放大信号处理并避免DC放大器的零漂移。 ,噪音,稳定性等问题,具有更好的抗干扰性能。

  虽然低频矩形波激励具有极好的零点稳定性,但在测量含纤维和泥浆,浆等固体颗粒的液固两相导流流体时,无法克服泥浆扰动和流体噪声干扰。研究分析表明泥浆干扰和流动噪声具有1 / f的光谱特性。低频时振幅较大,高频时振幅较小。如果使用高频低频矩形波激励,泥浆干扰的大小可以大大降低。因此,增加励磁频率有助于减少泥浆干扰和流动噪声,并提高传感器输出信号的信噪比。

  总之,为保证电磁流量计的零点稳定性,采用低频矩形波激励;为了准确测量液固两相导电流体和低电导率流体的流量,必须使用更高的频率。矩形波激发。使用图1所示的双频矩形波激励的方法是较好解决方案。

2.3、双频矩形波励磁工作和抗干扰原理

  包含两个频率分量的电磁场形成在电磁流量计的测量管中:高频激励分量不受液体扰动的影响,而低频激励分量具有优良的零稳定性,并且检测到分量信号根据高频和低频时序计算后,可以得到流量信号。

  双频矩形波励磁测量的原理如图1所示。高频和低频分量叠加的电磁场通过励磁线圈施加到待测液体上,激励波形叠加在低频矩形波激励线上,高频矩形波。电频率下矩形波的波形。在产生的电动势中,低频分量通过大时间常数积分电路获得具有良好零点稳定性的平滑流量信号。由浆液或低电导率流体产生的低频噪声可以通过不受噪声影响的高频采样电路来抑制,并且具有相同时间常数的流量信号通过差分电路以确定流量信号和两个不同的频率。采样的信号组合起来获得稳定的流量信号,该信号不受噪声影响并具有较高的零点稳定性。

  电磁流量计双频方波激励测量原理图

2.4功率干扰噪声特性和电磁流量计抗干扰技术

  电磁流量计的基本信号关系

  电磁流量计通常使用工频交流电供电。电源电压的幅度和频率的变化会对电磁流量计造成电磁干扰噪声。对于电源电压的幅度变化,由于采用多级集成电压调节,通常电源电压的幅度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,其波动范围受到限制,但对电磁流量计的测量精度影响很大。为了解决工频干扰问题,为了实现对流体流动诱发电位eab信号的准确测量,需要使用以下基本关系:励磁周期为工频周期的整数倍,即励磁频率是50 / n H z(n是偶数);正负激励下的同相采样。图2是对应于低频矩形波激励形式的典型电势信号形式。根据上述关系,在激励周期内,如果假设点t 1和t 2是工频干扰的等效干扰点,并且采样宽度T = T 1 = T 2,则基本公式[3] e ab是:

  样式(4)从理论上解释电磁频率计的工频干扰可以克服的方式,即基于同一相位(t 1 = t 2),相同宽度采样(T 1 = T 2 = T作为前提,采样频率应选择为工频周期的整数倍,这样即使混合了干扰信号,由于其采样时间为完整的工频周期,其平均值 为零,干扰电压不起作用。

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