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外界因素对电磁流量计干扰与抑制
发布时间:2018-11-30

  电磁流量计作为一种依靠电磁作用原理工作的流量仪表,在使用的过程中会受到外部的各种干扰,用户在安装过程中要特别注意避免因为外部的不良测量环境对于仪表造成的影响,本文就是针对于电磁流量计在使用过程中受到的最主要的干扰类型做一个简单的描述。
  目前在工业生产中普遍使用的电磁流量计,一般都采用50Hz电源提供直接供电,最后输出一个和流量成正比的电流信号(0-10mA或4-2OmA)。电磁流量变送器产生的流量信号为mV级交流信号,通常设定流体平均速度为1 m/s, 流量信号为1mV或0.5mV。实际测量中取得的电级信号除流量信号外还混杂着同相、正交和共模等干扰信号,特别是交流励磁时干扰电压的幅值较高,可达数十mV或更大,势必严重影响测量。因此,抑制和消除干扰历来是电磁流量的关键。
1. 正交干扰信号及抑制产生的原因及影响
  所谓正交干扰信号是指其相位和被侧流量信号相差90度,且不随流量变化,造成这种干扰信号主要有两个原因。
  一是在电极引线、放在输人阻抗和被测介质构成的输人回路中,由于交变电磁场的作用,产生一个附加的感应电势,该电势和流体的平均流速无关,并且和流量信号电势相位成90度。
  由式中可知感应电势E和正弦磁场B是同相位的,而由于正弦交变磁场与输人回路交链产生的附加干扰电势en为

  除上述原因外,产生正交干扰的另一个原因是交变磁通在被测导电流体中产生涡流。如果磁场在电极两侧产生的涡流不对称,那么两电极之间也会产生附加的正交干扰电势差。消除正交干扰的方法很多,目前主要采用的方法,一个是利用信号引出线路自动补偿,另一个是在主放级中对于90度干扰信号进行深度负反馈,而后采用相敏电路,使正交干扰大大削弱.通常是同时采取这两种措施。
  关于信号引线自动消除的方法如图4-28所示。图中电极A引出两根线和电位器R、串接。电极B的引线通过下一环节前置放大级的输人电阻(即为电极引出信号的负载电阻RL) RL和电位器的滑动触点相连,这就构成两个与磁力线垂直的回路。调节滑动触点的位置,使两回路中电流相等,则在两电极间的流体中,无正交感应电流流过,这样就可大部分消除正交干扰。
电磁流量计信号引线自动消除90°干扰原理图
  其余引人的正交干扰经过主放大器后,经过对90度干扰信号的相敏整流,驱动由旁热式热敏电阻组成的交流不平衡电桥,再将不平衡输出引至主放大器的输人端构成负反馈,从而就可有效地抑制残余的90度干扰信号。
2.同相干扰信号及抑制产生的原因及影响
  同相干扰是指两个电极分别对地有一幅值和相位相同的干扰信号,产生同相干扰的原因主要有两个。
  一是由于激磁绕组和电极之间的静电感应引起的同相干扰,如图4-29所示,在激磁绕组和电极A, B之间存在绝缘电阻RM和分布电容Cf,激磁电压通过RM和Cf及两电极之间的内阻,对地产生同相的干扰电势et。

  二是由地电流引起的同相干扰电势。如果在流最计附近存在大功率的电器设备,特别是因绝缘不好而发生漏电时,地电流将使不同接地点电位不同,如图4-30所示,检测器电极和被测介质相接触,而转换器是接地的。由于被测介质和转换器的接地点不同,这样一来由地电流造成的两不同接地点的电位差被引人转换器,构成干扰电势et。

  为了消除干扰对于电磁流量计的影响,对于静电效应,应采取严格的屏蔽措施,使分布电容大大减小,同时降低激磁电压。对于地电流造成的干扰,应尽量远离大电功率电器设备,使转换器、被测介质、管道一点接地,也可采取转换器“浮空”措施。转换器的前置放大级采用差分输人电路。
3.电源电压与频率波动影响补偿电源电压的波动将使磁场强度发生变化,这将直接影响流量信号E的数值。
  电源频率的变化引起铁损和激磁线圈感抗的波动,因而也将造成流量信号E的波动。为了补偿上述参数波动造成的测量误差,转换器中应用霍尔元件构成的乘法器进行深度负反馈,使输出电流直接和流量成正比,而与电源的波动无关。
  由以上可知,采用低频方波励磁不仅各种干扰的电压幅值大大下降,而且抑制方式也大为简化。

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