你不知道的電磁流量計工作原理及抗干擾問題

2021-09-19 17:40:13 字數 2384 閱讀 9376

由於液體中所感應出的電勢數值很小,所以要引入高放大倍數的放大器,然而這樣就使得電磁流量計特別容易受外界電磁場的干擾,即使很微弱的訊號在經過高倍放大後,對結果的影響也是巨大的,這樣勢必會大大地影響儀表的準確度,對控制系統的穩定性、可靠性也構成很大的隱患。所以研究電磁流量計的所受的電磁干擾及相應對策就顯得特別有必要。這裡有幾點不成熟的看法,與大家共同**。
衛生型電磁流量計

1.電磁流量計工作原理:

根據法拉第電磁感應原理,在與測量管軸線和磁力線相垂直的管壁上安裝了一對檢測電極,當導電液體沿測量管軸線運動時,導電液體切割磁力線產生感應電勢,此感應電勢由兩個檢測電極檢出,數值大小與流速成正比例,其值為:式中:e=b.v.d.k

e-感應電勢;

k-與磁場分布及軸向長度有關的係數;

b-磁感應強度;

v-導電液體平均流速;

d-電極間距;(測量管內直徑)

感測器將感應電勢e作為流量訊號,傳送到轉換器,經放大,變換濾波等訊號處理後,用帶背光的點陣式液晶顯示瞬時流量和累積流量。轉換器有4-20ma輸出,報警輸出及頻率輸出,並設有rs-485等通訊介面,並支援hart和modbus協議。

電磁流量計測量原理

2.勵磁方式:

由電磁流量計的工作原理可知,第乙個必須滿足的條件就是要有乙個均勻恆定的磁場,才能保證感應電動勢與體積流量具有線性關係,這就需要選擇合適的勵磁方式,也就是產生磁場的方式,一般有三種勵磁方式可供選擇,即直流勵磁、交流勵磁、低頻方波勵磁。
3.干擾問題:

根據一般電磁流量計系統的特點,主要從硬體優化方面討論如電磁耦合、靜電感應是電磁流量計產生干擾雜訊的重要**。在電磁流量變速器中,由於兩電極的引線處於交變磁場中,當變速器通電後,在引線的閉合迴路內就產生出感應電動勢。這種干擾訊號疊加到測量訊號中,影響了系統的執行。各種勵磁方式產生會帶來不同的電磁干擾問題。直流勵磁方式易產生極化干擾,交流勵磁方式易產生正交干擾、同相干擾等。由於實際應用中多採用交流勵磁方式,因此以下主要闡述交流勵磁下的干擾問題。
3.1正交干擾及其抑制或消除方法

正交干擾是指在相位上與流量訊號相差90度的干擾。電磁流量變送器採用交流勵磁方式時,要產生乙個交變的磁場,而由電極、引出線、被測介質和轉換器的輸入電路所組成的閉合迴路,正處於干擾交變磁場中、閉合迴路不可能與變送器的交變磁場產生的磁力線完全平行,總會有一部分交變的磁力線穿過該閉合迴路,從而在迴路內產生乙個干擾電動勢,比較可知,測量訊號e與干擾訊號et的頻率相同,相位差90°。因此稱et為90°干擾,又稱正交干擾。在電磁流量計中,從變送器和轉換器兩部分採取措施,來消除或抑制90°干擾。

3.1.1 從變頻器部分採取措施

在變送器的結構上,注意使閉合迴路的平面保持與交變磁力線平行,避免磁力線穿過閉合迴路,並設有干擾調整機構,以減少干擾訊號et。另外,在變送器上設定調零電位器。從一般電極引出二根導線,並分別繞過磁極形成兩個迴路,當有磁力線穿過此閉合迴路,必然在兩個迴路內產生方向相反的感應電勢。因此,在兩個迴路中有相反方向的電流i1、i2。通過調整電位器,使兩個迴路中產生的電流i1、i2在轉換器的輸入電阻上產生的電勢相互抵消,減少90°干擾訊號。

3.1.2 從轉換器部分採取措施

對於正交干擾,除了變送器的干擾調整機構調零以外,轉換器中也要設定抗干擾機構,以消除變送器中剩餘的正交干擾訊號。否則,這些剩餘的正交干擾訊號同樣會被放大器放大,嚴重影響儀表正常工作。為此,在主放大器的輸出端設定抑制抑制和補償90°干擾的機構,經主放大器放大後的90°干擾訊號,被鑑別和分離出來,然後再反饋到主放大器的輸入端,以抵消輸入端進來的90°干擾訊號。

3.2 同相干擾及其抑制方法

同相干擾工頻干擾或共模干擾,是指在同一瞬間出現在變送器的兩個電極上,並且幅值和相位都相同的干擾訊號。當流量為零時,即被測液體靜止不動時,所測得的同相信號就是同相干擾訊號。對於同相干擾,抑制的方法較多。在變送器方面,將電極和勵磁線圈在幾何形狀、尺寸以及效能引數上做得均衡對稱,並分別嚴格遮蔽,以減少電極與勵磁線圈之間的分布電容影響。

為了減少地電流造成的同相干擾,在安裝接地線時,要把變送器兩端的管道法蘭盤與轉換器的外殼都接在同一點上,以減少同相干擾,但不能完全消除同相干擾。因此,通常還在轉換器的前置放大級採用增加了恆流源的差動放大電路,利用差動放大器的高共模抑制比,使進入轉換器輸入端的同相干擾訊號互相抵消而被抑制,可以達到很好的效果。同時,為了避免干擾訊號,變送器和轉換器之間的訊號必須用遮蔽導線傳輸。

3.3其他應注意的問題

在使用中要注意維護,防止電極與管道間絕緣的破壞,安裝時要遠離一切磁源(例如大功率電機、變壓器等),不能有振動。單獨、良好的接地也是十分重要的。接地線應盡量加粗,地電流是同相干擾產生的主要原因。如果變送器附近存在大功率的電器裝置,特別是從絕緣不好的等效電路中可以看出,接地線接地電阻rn產生的電壓降en通過變送器而發生漏電時,地電流將使各個不同接地點電。

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