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電磁流量計在環境中受中外源性幹擾帶來的相關因素
 電磁流量計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,本文就是针对于電磁流量計在使用过程中受到的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電磁流量計,一般都采用50Hz电源提供直接供电,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.正交幹擾信號及抑制産生的原因及影響
所謂正交幹擾信號是指其相位和被側流量信號相差90度,且不隨流量變化,造成這種幹擾信號主要有兩個原因。一是在電極引線、放在輸人阻抗和被測介質構成的輸人回路中,由于交變電磁場的作用,産生一個附加的感應電勢,該電勢和流體的平均流速無關,並且和流量信號電勢相位成90度。由式中可知感應電勢E和正弦磁場B是同相位的,而由于正弦交變磁場與輸人回路交鏈産生的附加幹擾電勢en爲:
電磁流量計计算公式
 
  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。
電磁流量計转换器结构图
其余引人的正交幹擾經過主放大器後,經過對90度幹擾信號的相敏整流,驅動由旁熱式熱敏電阻組成的交流不平衡電橋,再將不平衡輸出引至主放大器的輸人端構成負反饋,從而就可有效地抑制殘余的90度幹擾信號。
2.同相幹擾信號及抑制産生的原因及影響
同相幹擾是指兩個電極分別對地有一幅值和相位相同的幹擾信號,産生同相幹擾的原因主要有兩個。
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。
電磁流量計电极结构
二是由地電流引起的同相幹擾電勢。如果在流計附近存在大功率的電器設備,特別是因絕緣不好而發生漏電時,地電流將使不同接地點電位不同,如圖4-30所示,檢測器電極和被測介質相接觸,而轉換器是接地的。由于被測介質和轉換器的接地點不同,這樣一來由地電流造成的兩不同接地點的電位差被引人轉換器,構成幹擾電勢。
電磁流量計传感器
为了消除干扰对于電磁流量計的影响,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.電源電壓與頻率波動影響補償電源電壓的波動將使磁場強度發生變化,這將直接影響流量信號E的數值。
電源頻率的變化引起鐵損和激磁線圈感抗的波動,因而也將造成流量信號E的波動。爲了補償上述參數波動造成的測量誤差,轉換器中應用霍爾元件構成的乘法器進行深度負反饋,使輸出電流直接和流量成正比,而與電源的波動無關。
由以上可知,采用低頻方波勵磁不僅各種幹擾的電壓幅值大大下降,而且抑制方式也大爲簡化。

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