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          電磁流量計測量環境中外源性因素干擾和抑制

          發布時間:2021-02-09 14:26:05  點擊次數:785

           

           

              電磁流量計作為一種依靠電磁作用原理工作的流量儀表,在使用的過程中會受到外部的各種干擾,用戶在安裝過程中要特別注意避{**}因為外部的不良測量環境對于儀表造成的影響,本文就是針對于電磁流量計在使用過程中受到的主要的干擾類型做一個簡單的描述。

              目前在工業生產中普遍使用的電磁流量計,一般都采用50Hz電源提供直接供電,后輸出一個和流量成正比的電流信號(0-10mA或4-2OmA)。電磁流量變送器產生的流量信號為mV級交流信號,通常設定流體平均速度為1 m/s, 流量信號為1mV或0.5mV。實際測量中取得的電級信號除流量信號外還混雜著同相、正交和共模等干擾信號,特別是交流勵磁時干擾電壓的幅值較高,可達數十mV或更大,勢必嚴重影響測量。因此,抑制和消除干擾歷來是電磁流量的關鍵。

           

          1.正交干擾信號及抑制產生的原因及影響

              所謂正交干擾信號是指其相位和被側流量信號相差90度,且不隨流量變化,造成這種干擾信號主要有兩個原因。

              一是在電極引線、放在輸人阻抗和被測介質構成的輸人回路中,由于交變電磁場的作用,產生一個附加的感應電勢,該電勢和流體的平均流速無關,并且和流量信號電勢相位成90度。

              由式中可知感應電勢E和正弦磁場B是同相位的,而由于正弦交變磁場與輸人回路交鏈產生的附加干擾電勢en為

              除上述原因外,產生正交干擾的另一個原因是交變磁通在被測導電流體中產生渦流。如果磁場在電極兩側產生的渦流不對稱,那么兩電極之間也會產生附加的正交干擾電勢差。消除正交干擾的方法很多,目前主要采用的方法,一個是利用信號引出線路自動補償,另一個是在主放級中對于90度干擾信號進行深度負反饋,而后采用相敏電路,使正交干擾大大削弱.通常是同時采取這兩種措施。

              關于信號引線自動消除的方法,電極A引出兩根線和電位器R、串接。電極B的引線通過下一環節前置放大級的輸人電阻(即為電極引出信號的負載電阻RL) RL和電位器的滑動觸點相連,這就構成兩個與磁力線垂直的回路。調節滑動觸點的位置,使兩回路中電流相等,則在兩電極間的流體中,無正交感應電流流過,這樣就可大部分消除正交干擾。

              其余引人的正交干擾經過主放大器后,經過對90度干擾信號的相敏整流,驅動由旁熱式熱敏電阻組成的交流不平衡電橋,再將不平衡輸出引{**}主放大器的輸人端構成負反饋,從而就可有效地抑制殘余的90度干擾信號。

           

          2.同相干擾信號及抑制產生的原因及影響

              同相干擾是指兩個電極分別對地有一幅值和相位相同的干擾信號,產生同相干擾的原因主要有兩個。

              一是由于激磁繞組和電極之間的靜電感應引起的同相干擾,在激磁繞組和電極A, B之間存在{**}緣電阻RM和分布電容Cf,激磁電壓通過RM和Cf及兩電極之間的內阻,對地產生同相的干擾電勢et。

              二是由地電流引起的同相干擾電勢。如果在流計附近存在大功率的電器設備,特別是因{**}緣不好而發生漏電時,地電流將使不同接地點電位不同,如圖4-30所示,檢測器電極和被測介質相接觸,而轉換器是接地的。由于被測介質和轉換器的接地點不同,這樣一來由地電流造成的兩不同接地點的電位差被引人轉換器,構成干擾電勢et。

              為了消除干擾對于電磁流量計的影響,對于靜電效應,應采取嚴格的屏蔽措施,使分布電容大大減小,同時降低激磁電壓。對于地電流造成的干擾,應盡量遠離大電功率電器設備,使轉換器、被測介質、管道一點接地,也可采取轉換器“浮空”措施。轉換器的前置放大級采用差分輸人電路。

           

          3.電源電壓與頻率波動影響補償電源電壓的波動將使磁場強度發生變化,這將直接影響流量信號E的數值。

              電源頻率的變化引起鐵損和激磁線圈感抗的波動,因而也將造成流量信號E的波動。為了補償上述參數波動造成的測量誤差,轉換器中應用霍爾元件構成的乘法器進行深度負反饋,使輸出電流直接和流量成正比,而與電源的波動無關。

              由以上可知,采用低頻方波勵磁不僅各種干擾的電壓幅值大大下降,而且抑制方式也大為簡化。

           

           

           

           

           

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