如何提高分體式污水流量計抗干擾能力分析
點擊次數：2575 發布時間：2020-12-24 03:27:16
分體式污水流量計是依靠于電磁感應原理來工作的智能化電子儀表，在現代化的生產環境中，各種工業設備的運轉中都會產生各種各樣會對分體式污水流量計產生干擾的電磁信號噪音，對于從事儀表研發與制造的技術人員以及儀器儀表用戶的技術使用與維護人員來說，對于分體式污水流量計的抗干擾能力的關注與提高是一個重要的課題，本文就是對如何提高分體式污水流量計的抗干擾能力所作的探討。分體式污水流量計的抗干擾能力的高低，會直接影響儀表的壽命和工作效率，要想提高儀表的抗干擾能力，*先要搞清楚分體式污水流量計干擾噪聲產生的物理機理和特性，對相關的干擾因素進行分析研究，從而根據各種干擾噪聲的特性采用相應的抗干擾對策，以提高流量計抗干擾的能力。干擾因素總結有以下幾點：
一、流體介質特性產生的電化學干擾噪聲
電化學極化電勢干擾是由于電極感生電動勢在兩極極性不同而導致電解質在電極表面極化產生。雖然采用正負交變勵磁磁場能顯著減弱極化電勢的數量級，但不能根本上完全消除極化電勢干擾。其特性于流體介質的性質、電極材料性質、電極的外形尺寸形狀有關，具有變化緩慢，數量級不大等特點，如圖2所示流體電化學電勢干擾及其解決方法。因此選擇合適的電極材料（如碳化鎢），設計*佳的電極形狀的尺寸是減小極化電勢的有效方法之一；另外采用正負兩極性交變的矩形波勵磁技術配合微處理器同步寬脈沖采樣技術，到用微處理器運算功能前后兩次采樣值相減消除流量信號電勢中的極化電勢干擾。
二 、工頻干擾噪聲
工頻干擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合，另外分體式污水流量計工作現場的工頻共模干擾，其三供電電源引入的工頻串模干擾等，其產生的物理機理均是電磁感應原理。*先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合產生的工頻干擾對分體式污水流量計工作影響*大，而且在不同的勵磁技術下其表現的形態、特性不同，因而采取抗干擾措施也不同.
對于工頻共模干擾和工頻串模干擾是常見的干擾，主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、分體式污水流量計接地不良等原因產生，采用輸入保護技術、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術以及重復接地技術，工頻寬脈沖同步采樣技術等提高抗工頻干擾的能力。
三、泥漿干擾
泥漿干擾是在測量泥漿、纖維漿等液固兩相導電性流體流量時，固體顆粒或者氣泡擦過電極表面時，電極表面的接觸電化學電勢突然變化，電磁流量傳感器輸出信號出現尖峰脈沖狀干擾噪聲如圖3所示。在勵磁頻率較低時，泥漿干擾的數量級較大，高頻時干擾數量級較小，具有1/f的頻譜特性。提高抗泥漿干擾的能力必須采用較高頻率的矩形波勵磁，以提高分體式污水流量計傳感器輸出的信噪比，但會犧牲分體式污水流量計的零點穩定性。另外也可采用流量信號變化率限制方法以剔除脈沖干擾對分體式污水流量計的影響，但會犧牲儀表的響應速度。流體流動噪聲是在測量低導率液體（100vs/cm以下）流體流量時，電極的電化學電勢定期波動，產生隨流量增加而頻率增加的隨機干擾噪聲，具有類似泥漿干擾的1/f頻譜特性，因此提高勵磁頻率有助于降低流體流動噪聲的數量級，以提高電磁流量傳感器測量低導電率流體流量的信噪比。
四、供電電源性干擾
分體式污水流量計一般采用工頻交流電源供電，其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給分體式污水流量計帶來電源性干擾噪聲。對電源電壓的幅值變化，因采用多級集成穩壓，一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。當電源電壓的頻率波動時，雖然其波動范圍有限，但對分體式污水流量計測量精度影響較大。在智能矩形波勵磁分體式污水流量計中采用寬脈沖采樣技術，其脈沖寬度為工頻周期的整數倍，具同步于工頻周期，以完全消除工頻干擾，但前提條件是工頻噪聲干擾基本不變。當供電電源頻率波動時，流量信號采樣時使前后的工頻噪聲不能完全相同，雖然采用采樣技術但是仍然不能完全消除工頻干擾噪聲，必須采用相應的頻率補償技術，使勵磁電流、采樣脈沖，A/D轉換同步于頻率的變化，這樣才能真正的解決這一問題。
對于以上所描述的四種干擾因素以及干擾分體式污水流量計的方法及相關分析，我們在日常使用中應該倍加注意，應該盡快找到相關對策，解決這一問題，提高分體式污水流量計的抗干擾能力，提高我們的儀表壽命和工作效率。
一、流體介質特性產生的電化學干擾噪聲
電化學極化電勢干擾是由于電極感生電動勢在兩極極性不同而導致電解質在電極表面極化產生。雖然采用正負交變勵磁磁場能顯著減弱極化電勢的數量級，但不能根本上完全消除極化電勢干擾。其特性于流體介質的性質、電極材料性質、電極的外形尺寸形狀有關，具有變化緩慢，數量級不大等特點，如圖2所示流體電化學電勢干擾及其解決方法。因此選擇合適的電極材料（如碳化鎢），設計*佳的電極形狀的尺寸是減小極化電勢的有效方法之一；另外采用正負兩極性交變的矩形波勵磁技術配合微處理器同步寬脈沖采樣技術，到用微處理器運算功能前后兩次采樣值相減消除流量信號電勢中的極化電勢干擾。
二 、工頻干擾噪聲
工頻干擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合，另外分體式污水流量計工作現場的工頻共模干擾，其三供電電源引入的工頻串模干擾等，其產生的物理機理均是電磁感應原理。*先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合產生的工頻干擾對分體式污水流量計工作影響*大，而且在不同的勵磁技術下其表現的形態、特性不同，因而采取抗干擾措施也不同.
對于工頻共模干擾和工頻串模干擾是常見的干擾，主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、分體式污水流量計接地不良等原因產生，采用輸入保護技術、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術以及重復接地技術，工頻寬脈沖同步采樣技術等提高抗工頻干擾的能力。
三、泥漿干擾
泥漿干擾是在測量泥漿、纖維漿等液固兩相導電性流體流量時，固體顆粒或者氣泡擦過電極表面時，電極表面的接觸電化學電勢突然變化，電磁流量傳感器輸出信號出現尖峰脈沖狀干擾噪聲如圖3所示。在勵磁頻率較低時，泥漿干擾的數量級較大，高頻時干擾數量級較小，具有1/f的頻譜特性。提高抗泥漿干擾的能力必須采用較高頻率的矩形波勵磁，以提高分體式污水流量計傳感器輸出的信噪比，但會犧牲分體式污水流量計的零點穩定性。另外也可采用流量信號變化率限制方法以剔除脈沖干擾對分體式污水流量計的影響，但會犧牲儀表的響應速度。流體流動噪聲是在測量低導率液體（100vs/cm以下）流體流量時，電極的電化學電勢定期波動，產生隨流量增加而頻率增加的隨機干擾噪聲，具有類似泥漿干擾的1/f頻譜特性，因此提高勵磁頻率有助于降低流體流動噪聲的數量級，以提高電磁流量傳感器測量低導電率流體流量的信噪比。
四、供電電源性干擾
分體式污水流量計一般采用工頻交流電源供電，其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給分體式污水流量計帶來電源性干擾噪聲。對電源電壓的幅值變化，因采用多級集成穩壓，一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。當電源電壓的頻率波動時，雖然其波動范圍有限，但對分體式污水流量計測量精度影響較大。在智能矩形波勵磁分體式污水流量計中采用寬脈沖采樣技術，其脈沖寬度為工頻周期的整數倍，具同步于工頻周期，以完全消除工頻干擾，但前提條件是工頻噪聲干擾基本不變。當供電電源頻率波動時，流量信號采樣時使前后的工頻噪聲不能完全相同，雖然采用采樣技術但是仍然不能完全消除工頻干擾噪聲，必須采用相應的頻率補償技術，使勵磁電流、采樣脈沖，A/D轉換同步于頻率的變化，這樣才能真正的解決這一問題。
對于以上所描述的四種干擾因素以及干擾分體式污水流量計的方法及相關分析，我們在日常使用中應該倍加注意，應該盡快找到相關對策，解決這一問題，提高分體式污水流量計的抗干擾能力，提高我們的儀表壽命和工作效率。