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汙水流量計（jì）使（shǐ）用中幹擾源及幹擾技術的分析
點擊（jī）次數：2272 發布時間（jiān）：2020-08-10 07:54:04
摘要：作為一種新型的流量測量儀表（biǎo），汙水流量計在*近幾年裏獲得了長足的發（fā）展，其以自身優（yōu）良的性能和特點（diǎn）被廣泛應（yīng）用於工業領域中各種導電液體的流量測量，同時在食品、化工以及水處理等行業（yè）中各類漿液流量的測量中也有所應用（yòng）。雖然與其它流量計相比，汙水流量計有著（zhe）諸（zhū）多優（yōu）點（diǎn），但它（tā）也有一定的缺陷，即容易受到外界的（de）幹擾。為此，在應用汙水（shuǐ）流量計時，必須采取有效的抗幹擾（rǎo）措施，這對於確保測（cè）量結果的準確性具有非（fēi）常重要的意（yì）義。基於此（cǐ）點，本文就汙水流量計中幹擾問題展開探討（tǎo）。
1、汙水流（liú）量計的基本原理及幹擾源分析（xī）
1.1汙水（shuǐ）流量計測量（liàng）原理
所謂的汙水流量計實質上就是一種按（àn）照法拉*電磁感應定律來對管內導電介質的體積流量（liàng）進行測量的感應式儀（yí）表，其主要是應用單片機嵌入式技術來實現數字勵磁（cí），並依托於CAN現場總線進行（háng）測量。由汙水（shuǐ）流量計的概念可知，其測量原理是基於法拉*電磁感應定律，當導電的金屬杆（gǎn）以某種特定（dìng）的速度進行垂直於磁力線（xiàn）方向的運動時（shí）便會產（chǎn）生出感應電壓。通常情況下（xià），可將流量（liàng）計中測（cè）量管內的導電介質（zhì）看作是導電的金屬杆，而上端與下端的（de）勵磁線圈則會在管道（dào）的垂直方向上形成一個相對比較均勻（yún）的恒定磁（cí）場，當導電流體以特定的速度（dù）在管道內經過時，其便會（huì）對磁力線進行切割（gē），從而產生出感生電（diàn）動勢，若是在管道兩端分別加裝電（diàn）*的話（huà），則可在電*上（shàng）探測（cè）到感（gǎn）生電壓。流量計中（zhōng）的信號轉換裝置能夠通過對感生電壓大小的測量計算出導（dǎo）電流體（tǐ）的體積流量，由此（cǐ）便可以獲得經過管道的實（shí）際體（tǐ）積流（liú）量（liàng）。汙水流量計是由傳感器和信（xìn）號轉換器兩個部分組成的，其中傳感器一般（bān）都（dōu）是安裝在現場的被測管道當中，而信（xìn）號（hào）轉換器則（zé）主要負責對傳感器測量獲得的微弱信號（hào）進行濾波和放大（dà），並將該信號轉換為標準的輸出信（xìn）號，進而實（shí）現顯示（shì）、記錄、調控的目的。
1.2汙（wū）水（shuǐ）流量計的幹（gàn）擾（rǎo）源分析
轉換器的流量信號由傳感器所提供，是一種電壓信號，即電*間（jiān）的電（diàn）位差。在測量實踐中，受靜電感應（yīng）、電磁感應（yīng）、電化學電勢等因素的影響，致使電*上的電壓（yā）不（bú）僅與流速成比例形成電動勢，而且還包含多種幹擾成分，主要來源於以下方麵：
1）在汙水流（liú）量計的工作現場擁有大量工頻（pín）信號，導致耦合在（zài）激磁回路、前端放大器、電*的工頻幹擾噪聲嚴重影響汙水流（liú）量計測量的準（zhǔn）確性。
2）汙水流量計在低（dī）頻矩形波激磁的作用下會產（chǎn）生幹擾，這主要是由於激磁電流突變而導致微分幹擾信號的產生。與此同時，幹擾信（xìn）號會隨（suí）著電（diàn）流的穩定而逐步（bù）消失。
3）電磁流量傳感器上的變壓器效應也會產（chǎn）生相位上與流量信號形成90°的（de）正交幹擾信號。
4）部分電（diàn）磁屏自身（shēn）存在接地與屏蔽不良（liáng）、電容雜散等弊端，*易導致返回電流不平衡，進而引發共模幹擾，甚至造成某些電路電位變化，這是致使汙水（shuǐ）流量計零點漂移的重要因素之一。在（zài）此情況下，產生的高輻射電場會不斷惡化（huà）電磁兼容（róng）性。
5）電路板設計在未充分考慮（lǜ）電磁兼容性的情況下會造（zào）成串模幹擾（rǎo），進而導致信號質量下降，尤其對於模擬電路和高速走線而言，會造成嚴重的不良影響。
6）在感應電場（chǎng）作用下，被測液體中電（diàn）解質會在電（diàn）*表（biǎo）麵產生*化現象，形成（chéng）電化學*化電動勢幹擾，進而造成汙水流量計零點漂移（yí）。
2、汙水流量計抗幹擾的有效措施
2.1抗正交幹擾的措施
所謂（wèi）的正交幹擾具體是指在相位上與流量信號之間的差為90°的幹擾。當電磁力量計的變送器以交流勵（lì）磁方式運行時，會形成一個交變的磁場，而閉合電路則處於該磁場當中，由於該閉合電路無法與汙水流量計的變送器交變磁場產生出來的（de）磁力線處於平行狀態，致（zhì）使會有一部分交變磁力線從該閉（bì）合線路當中穿過，這（zhè）樣一來便會在回路（lù）當中形成一個幹擾電動勢。想要有效抑製或消除正交幹擾對汙水流量計的影響（xiǎng），可從變送器和信號轉換器這兩個部分分別采取措施，具體內容如下：
1）從變送器上采取（qǔ）抗幹擾措施。應當盡可能使閉合回（huí）路的平麵與交變磁力線保持平行（háng），這（zhè）樣便（biàn）可以防止磁力線從閉合回路當中穿過的情況發生，同時可設置幹擾調整機構，借此來減少幹擾信號。此外，還可以在變送器上設置調零（líng）電位器，通過該電位器能夠使兩個回路當中產生出來的電（diàn）流的電勢互相抵消，從而達到消除正交幹擾信號（hào）的（de）目的。
2）從信號轉換（huàn）器上采取抗（kàng）幹擾措（cuò）施。可在轉換器當中設置抗幹擾機構，借此來消除（chú）變送器中殘餘（yú）的正交幹擾信號，具體（tǐ）做法是在主（zhǔ）放大器輸出端設置補償和抑製正交幹擾的機構。
2.2軟件抗幹（gàn）擾技術
在EPROM中，汙水（shuǐ）流（liú）量計固（gù）化的軟件與硬件相配合不僅要確（què）保汙水（shuǐ）流量計正常功能的實現，還必須具備較強的容錯能力和抗幹擾能力，構建（jiàn）起功能完善的應（yīng）用（yòng）程序。
1）數字濾波技術。該技術是（shì）智能儀器中使用*為廣泛的（de）技術，擁有模擬（nǐ）濾波器所不具備（bèi）的功能，主要包括消除脈衝幹擾、A/D轉換（huàn）器的抗工頻能力（lì）、消（xiāo）除數字電路毛刺幹擾、保障輸入微處理器數字的可靠性等。
2）程控放大器技（jì）術。該技術能夠解決汙水流量計量程自動（dòng）轉（zhuǎn）換問題（tí），通過增益控製以達到削（xuē）弱微分幹擾峰值導致放大器（qì）過載的目的，有利於（yú）處理流量信號電勢，增強抗微分（fèn）幹擾能力。
2.3同步采樣抗幹擾技術
在信號連續的狀態下（xià），可采用同（tóng）步采樣技術實施采（cǎi）樣（yàng）。但必（bì）須注（zhù）意的是，選取的采樣區域、對稱度、寬度、起始點（diǎn）在小流（liú）量的影響下，會導致汙水流量計難以達到測量精度。為此（cǐ），采樣（yàng）頻率應當選取工頻周期（qī）的整數（shù）倍，如此做法可以確保（bǎo）在混有幹擾信號的采樣時間（jiān）為工頻（pín）周期（qī）的情況下，免於電壓的幹擾。
2.4接（jiē）地（dì）抗幹擾措施
通常情況下，受變送器（qì）輸出（chū）信號較（jiào）小的影響（xiǎng）會導致汙水流（liú）量計的抗幹擾能力降低，所以應當將變動器輸入電路的零電位進行單獨接地（dì）處理，不僅可以起到屏蔽的作用，還能夠有效（xiào）減少（shǎo）激磁係統本身電（diàn）磁場幹（gàn）擾（rǎo）的影響。此外，汙水流量計接（jiē）地必須選擇遠離大型用電器（qì）的地點，以達到防止電流串入的目的。
關於汙水（shuǐ）流量（liàng）計的安裝規範與安裝圖 關於汙水流量計的工作原理（lǐ）及組成部分介紹 汙水流量計的適（shì）用範圍特點及如何選型（xíng） 汙水流量計公稱通徑與流量（liàng）範圍對照圖 汙水流量計電*與襯裏材料選型（xíng）對（duì）照表 汙水流量計的外（wài）形和安裝尺寸圖示與對照表 汙水流量計的故障（zhàng）檢（jiǎn）查與分析匯（huì）總 分體式與一（yī）體（tǐ）式汙水流量計如何（hé）接線圖解（jiě） 汙水（shuǐ）流量計顯示波動大的原因分析 關於城（chéng）市生活汙（wū）水與工業廢水的流量設計分（fèn）析 用於測量（liàng）各類汙水處理排水流量計種類以及（jí）選型（xíng） 智能汙水處理排水流量計（jì）優缺點及產生誤差的原因分（fèn）析 智能（néng）汙水管道排水計量表好（hǎo）與壞有哪7個（gè）重要的檢查要領 影響dn250汙水流（liú）量計精度的因素有哪三（sān）個方麵 明渠分體（tǐ）式汙水流量計在供水（shuǐ）流量測量（liàng）中的縮頸變（biàn）徑運用分析 dn25汙水管（guǎn）道流量計在自控儀表係統（tǒng）中的防幹擾策略 如何測量dn25汙水流量計電*與所測（cè）液體介質接觸電（diàn）阻值（zhí） 影響漿液型dn25汙水流量計廠家測量因素及解決辦法 dn25汙水專用流量計的特點及與自來水電磁水表的區別 dn250汙水流量計的結（jié）構原理與安裝注意事項及運行維護 一體型管道汙水流量計在熱鉀（jiǎ）堿溶液測量中的安裝與使用 造紙廠汙水流量計（jì）的內襯如何選擇及對於內襯（chèn）的加工工藝介紹 造紙廠汙水排放計量表廠家指導分體式傳感器檢定（dìng）校準方法 造紙廠汙水排放計（jì）量表監測數（shù）據有效（xiào）性判別技術研究 關（guān）於國產（chǎn）紡織汙水流量計價格產（chǎn）業（yè）如何提升研（yán）發（fā）短板的思路 紡織汙水流量計價格（gé）在安裝與使（shǐ）用過程中不當操作導致的 正確處理紡織汙水流（liú）量計測量過程中液體（tǐ）均勻混合問 dn65汙水流（liú）量計勵磁係統硬（yìng）件研製 智能型電磁汙水流量（liàng）計和超聲流量計在汙水處理廠的應用 關於（yú）幾種常（cháng）用的生活汙水流量計價格的性能比較
1、汙水流（liú）量計的基本原理及幹擾源分析（xī）
1.1汙水（shuǐ）流量計測量（liàng）原理
所謂的汙水流量計實質上就是一種按（àn）照法拉*電磁感應定律來對管內導電介質的體積流量（liàng）進行測量的感應式儀（yí）表，其主要是應用單片機嵌入式技術來實現數字勵磁（cí），並依托於CAN現場總線進行（háng）測量。由汙水（shuǐ）流量計的概念可知，其測量原理是基於法拉*電磁感應定律，當導電的金屬杆（gǎn）以某種特定（dìng）的速度進行垂直於磁力線（xiàn）方向的運動時（shí）便會產（chǎn）生出感應電壓。通常情況下（xià），可將流量（liàng）計中測（cè）量管內的導電介質（zhì）看作是導電的金屬杆，而上端與下端的（de）勵磁線圈則會在管道（dào）的垂直方向上形成一個相對比較均勻（yún）的恒定磁（cí）場，當導電流體以特定的速度（dù）在管道內經過時，其便會（huì）對磁力線進行切割（gē），從而產生出感生電（diàn）動勢，若是在管道兩端分別加裝電（diàn）*的話（huà），則可在電*上（shàng）探測（cè）到感（gǎn）生電壓。流量計中（zhōng）的信號轉換裝置能夠通過對感生電壓大小的測量計算出導（dǎo）電流體（tǐ）的體積流量，由此（cǐ）便可以獲得經過管道的實（shí）際體（tǐ）積流（liú）量（liàng）。汙水流量計是由傳感器和信（xìn）號轉換器兩個部分組成的，其中傳感器一般（bān）都（dōu）是安裝在現場的被測管道當中，而信（xìn）號（hào）轉換器則（zé）主要負責對傳感器測量獲得的微弱信號（hào）進行濾波和放大（dà），並將該信號轉換為標準的輸出信（xìn）號，進而實（shí）現顯示（shì）、記錄、調控的目的。
1.2汙（wū）水（shuǐ）流量計的幹（gàn）擾（rǎo）源分析
轉換器的流量信號由傳感器所提供，是一種電壓信號，即電*間（jiān）的電（diàn）位差。在測量實踐中，受靜電感應（yīng）、電磁感應（yīng）、電化學電勢等因素的影響，致使電*上的電壓（yā）不（bú）僅與流速成比例形成電動勢，而且還包含多種幹擾成分，主要來源於以下方麵：
1）在汙水流（liú）量計的工作現場擁有大量工頻（pín）信號，導致耦合在（zài）激磁回路、前端放大器、電*的工頻幹擾噪聲嚴重影響汙水流（liú）量計測量的準（zhǔn）確性。
2）汙水流量計在低（dī）頻矩形波激磁的作用下會產（chǎn）生幹擾，這主要是由於激磁電流突變而導致微分幹擾信號的產生。與此同時，幹擾信（xìn）號會隨（suí）著電（diàn）流的穩定而逐步（bù）消失。
3）電磁流量傳感器上的變壓器效應也會產（chǎn）生相位上與流量信號形成90°的（de）正交幹擾信號。
4）部分電（diàn）磁屏自身（shēn）存在接地與屏蔽不良（liáng）、電容雜散等弊端，*易導致返回電流不平衡，進而引發共模幹擾，甚至造成某些電路電位變化，這是致使汙水（shuǐ）流量計零點漂移的重要因素之一。在（zài）此情況下，產生的高輻射電場會不斷惡化（huà）電磁兼容（róng）性。
5）電路板設計在未充分考慮（lǜ）電磁兼容性的情況下會造（zào）成串模幹擾（rǎo），進而導致信號質量下降，尤其對於模擬電路和高速走線而言，會造成嚴重的不良影響。
6）在感應電場（chǎng）作用下，被測液體中電（diàn）解質會在電（diàn）*表（biǎo）麵產生*化現象，形成（chéng）電化學*化電動勢幹擾，進而造成汙水流量計零點漂移（yí）。
2、汙水流量計抗幹擾的有效措施
2.1抗正交幹擾的措施
所謂（wèi）的正交幹擾具體是指在相位上與流量信號之間的差為90°的幹擾。當電磁力量計的變送器以交流勵（lì）磁方式運行時，會形成一個交變的磁場，而閉合電路則處於該磁場當中，由於該閉合電路無法與汙水流量計的變送器交變磁場產生出來的（de）磁力線處於平行狀態，致（zhì）使會有一部分交變磁力線從該閉（bì）合線路當中穿過，這（zhè）樣一來便會在回路（lù）當中形成一個幹擾電動勢。想要有效抑製或消除正交幹擾對汙水流量計的影響（xiǎng），可從變送器和信號轉換器這兩個部分分別采取措施，具體內容如下：
1）從變送器上采取（qǔ）抗幹擾措施。應當盡可能使閉合回（huí）路的平麵與交變磁力線保持平行（háng），這（zhè）樣便（biàn）可以防止磁力線從閉合回路當中穿過的情況發生，同時可設置幹擾調整機構，借此來減少幹擾信號。此外，還可以在變送器上設置調零（líng）電位器，通過該電位器能夠使兩個回路當中產生出來的電（diàn）流的電勢互相抵消，從而達到消除正交幹擾信號（hào）的（de）目的。
2）從信號轉換（huàn）器上采取抗（kàng）幹擾措（cuò）施。可在轉換器當中設置抗幹擾機構，借此來消除（chú）變送器中殘餘（yú）的正交幹擾信號，具體（tǐ）做法是在主（zhǔ）放大器輸出端設置補償和抑製正交幹擾的機構。
2.2軟件抗幹（gàn）擾技術
在EPROM中，汙水（shuǐ）流（liú）量計固（gù）化的軟件與硬件相配合不僅要確（què）保汙水（shuǐ）流量計正常功能的實現，還必須具備較強的容錯能力和抗幹擾能力，構建（jiàn）起功能完善的應（yīng）用（yòng）程序。
1）數字濾波技術。該技術是（shì）智能儀器中使用*為廣泛的（de）技術，擁有模擬（nǐ）濾波器所不具備（bèi）的功能，主要包括消除脈衝幹擾、A/D轉換（huàn）器的抗工頻能力（lì）、消（xiāo）除數字電路毛刺幹擾、保障輸入微處理器數字的可靠性等。
2）程控放大器技（jì）術。該技術能夠解決汙水流量計量程自動（dòng）轉（zhuǎn）換問題（tí），通過增益控製以達到削（xuē）弱微分幹擾峰值導致放大器（qì）過載的目的，有利於（yú）處理流量信號電勢，增強抗微分（fèn）幹擾能力。
2.3同步采樣抗幹擾技術
在信號連續的狀態下（xià），可采用同（tóng）步采樣技術實施采（cǎi）樣（yàng）。但必（bì）須注（zhù）意的是，選取的采樣區域、對稱度、寬度、起始點（diǎn）在小流（liú）量的影響下，會導致汙水流量計難以達到測量精度。為此（cǐ），采樣（yàng）頻率應當選取工頻周期（qī）的整數（shù）倍，如此做法可以確保（bǎo）在混有幹擾信號的采樣時間（jiān）為工頻（pín）周期（qī）的情況下，免於電壓的幹擾。
2.4接（jiē）地（dì）抗幹擾措施
通常情況下，受變送器（qì）輸出（chū）信號較（jiào）小的影響（xiǎng）會導致汙水流（liú）量計的抗幹擾能力降低，所以應當將變動器輸入電路的零電位進行單獨接地（dì）處理，不僅可以起到屏蔽的作用，還能夠有效（xiào）減少（shǎo）激磁係統本身電（diàn）磁場幹（gàn）擾（rǎo）的影響。此外，汙水流量計接（jiē）地必須選擇遠離大型用電器（qì）的地點，以達到防止電流串入的目的。
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