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智能電磁流量計抗幹擾技術的研究概述

 智能電磁流量計抗幹擾技術的研究概述

    電磁流量計的發展和應用與其抗幹擾技術的發展進步密切相關,特別是近幾十年來采用三直低頻矩形波動勵磁技術和雙頻矩形波勵磁技術,以及微處理器硬件和軟件技術明顯地提高了電磁流量計抗幹擾能力和測量精度,擴大了電磁流量計的應用領域,改變了人們長期認為電磁流量計測量精度低,抗幹擾能力差的概念。

    電磁流量計是基於導電性流體在磁場中運動所產生的感應電勢來推算流體流量的測量儀表,其基本工作原理是電磁感應定律。因此電磁耦合靜電感應是電磁流量計幹擾噪聲的首要來源;被測流體介質特性產生的電化學幹擾噪聲是電磁流量計幹擾燥聲的第二來源;電磁流量計供電電源的電壓和頻率波動等電源幹擾噪聲是電磁流量計幹擾噪聲的第三來源。以上三類幹擾噪聲的來源、機理、特性不同。對電磁流量計的影響方式不同,相應采用的抗幹擾措施也不同。作者結合雙頻矩形波勵磁智能電磁流量計的研究工作,著重就智能電磁流量計抗幹擾技術加以探討,提出一些抗幹擾的對策,以供智能儀器研究設計參考。

電磁流量計抗幹擾技術的發展曆史

    電磁流量計的發展曆史就是其抗幹擾技術的發展曆史。早在1832年,英國物理學家法拉第構想地球磁場來測量泰晤土河水的流速,並進行了現場實驗,但未能獲得成功。主要原因是在直流勵磁磁場下存在流體介質的極化效應和熱電效應而產生幹擾噪聲淹沒了流量信號電勢。河床短路了流速信號電勢,加之當時的流量技術遠遠沒有達到解決各種幹擾噪聲的抑製和高阻抗信號測量的水平,因此導致首次電磁流量計實驗研究的失敗。誠然,從電磁流量計研究伊始就麵臨如何克服各種幹擾噪聲的棘手難題,正因如此,在以後的電磁流量計研究過程中,人們都將其抗幹擾技術列為首要的技術問題。

    電磁流量計勵磁技術的發展極大地推動其抗幹擾技術的進步。50年代末電磁流量計首次工業應用開始,電磁流量計抗幹擾技術的發展經曆了幾個階段,每一次進步都是為了解決其抗幹擾能力的問題,促使電磁流量計抗幹擾技術出現一次飛躍,電磁流量計的性能指標提高。50年代末六十年代初,為了減弱直流勵磁磁場下電極表麵的嚴重極化電勢的影響,采用了工頻正弦波勵磁技術,但導致了電磁感應、靜電耦合等工頻幹擾,致使采用複雜的正交幹擾抑製電路等多種抗幹擾措施,難以完全消除工頻幹擾噪聲的影響,導致電磁流量計零點難以穩定、測量精度低、可靠性差。70年代中期,隨著電子技術的發展和同步采樣技術的問世,采用低頻矩形波勵磁技術,改變工頻幹擾的形態特征,利用工頻同步采樣技術,獲得電磁流量計較好的抗工頻幹擾的能力,測量精度提高、零點穩定、可靠性增強。80年代初采用三值低頻矩形波勵磁技術和動態校零技術、同步勵磁、同步采樣技術以獲得電磁流量計的零點穩定性,進一步提高抗工頻幹擾和極化電勢幹擾的能力。80年代末采用雙頻矩形波勵磁技術,既能克服流體介質產生的泥漿幹擾和流體流動噪聲,又能具有低頻矩形波勵磁電磁流量計的零點穩壓性,實現電磁流量計零點穩定性、抗幹擾能力和響應速度的統一。因此電磁流量計勵磁技術的進步,一方麵改變正交幹擾電勢的形態和特征,另一方麵降低泥漿幹擾和流動噪聲的數量級,從而提高電磁流量計抗幹擾能力,所以電磁流量計勵磁技術的改進是有效的抗幹擾措施。

電磁流量計幹擾噪聲的物理機理、特性及其對策

    為了對電磁流量計抗幹擾技術加以探討,首先必須對電磁流量計幹擾噪聲產生的物理機理和特性加以分析研究,從而根據各種幹擾噪聲的特性采用相應的抗幹擾對策,以提高電磁流量計抗幹擾的能力。

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