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1、电磁流量计的干扰产生及其抑制和消除 摘要：研究电磁流量计的所受的电磁干扰及相应对策就显得特别有必要的。本文作者结合实际工作经验，对电磁流量计的干扰产生及其抑制和消除进行了分析，具有重要的参考意义。 关键词：电磁流量计；电磁干扰；对策 中图分类号：O441文献标识码：A文章编号： 引言： 流量与温度、物位、压力等的测量都是热工的测量，都为生产过程的自动化及科研提供可靠数据，是工农业生产过程中控制的测量的参数之一。流量的测量与人们日常的生活有着很大的联系。作为液体流量测量工具的流量计应
2、用的范围非常广阔。其应用遍及航海、航空、航天、冶金、钢铁、给水、排水、石油、化工、食品、医疗、环保和农业灌溉等各个领域的部门。液体流动的流量检测，要比温度和压力等参数的检测要困难得多。因为，流量这个参数受待测液体的工作及环境条件如压力、流动状态、流体状态、开关、液体的种类等参数的影响。要达到正确测量流量的目的，不同的对象必须采用不同的仪表和不同的措施。流量计的品种和种类是很多的。针对测量的不同流体的状态，则有气体、水、蒸汽、油等不同的流量计。同样是对液体测量，用的流量计也会不同。比如，使用电磁流
3、量计测量导电的液体的流量，随着液体的导电性质不同，液态金属的流量测量需要用直流励磁或者低频励磁的电磁流量计；电导率比较低的液体流量要用电容型电磁流量计等等。所以说研发和使用流量计相比于其他的测量仪表来说要困难得多。只有结合了具体测量的流体对象，针对性地选择适当的流量计，才能可靠、准确、合理地进行有效的流量测量。由于液体中所感应出的电势数值很小，所以要引入高放大倍数的放大器，然而这样就使得电磁流量计特别容易受外界电磁场的干扰，即使很微弱的信号在经过高倍放大后，对结果的影响也是巨大的，这样势必会大大
4、地影响仪表的准确度，对控制系统的稳定性、可靠性也构成很大的隐患。所以研究电磁流量计的所受的电磁干扰及相应对策就显得特别有必要。这里有几点不成熟的看法，与大家共同探讨。 1电磁流量计的测量原理 由法拉第电磁感应定律可知,当导体在磁场中做切割磁力线运动时,在导体两端就产生感应电动势。设在磁场强度为B的均匀磁场中放置一个垂直于磁场方向的直径为D的管道,当导电液体在管道中流动时,导电液体切割磁力线,就会在和磁场及流动方向垂直的方向产生感应电动势。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极,两电
5、极之间就会产生感应电动势。如管道内流速v为轴对称分布,不考虑感应电动势的正负可得: 其中,B为磁感应强度,A为磁通量变化面积,D为导体长度,dl为被测介质运动的距离,v为被测介质运动的速度,U为感应电动势。所测液体的体积流量为: 式(1)说明,导体在磁场内作切割磁力线运动,导体两端产生的感应电动势的大小与磁感应强度B成正比,与导体的长度D成正比,与导体运动的速度v成正比。由式(2)可知液体的体积流量与感应电动势成正比,这就是电磁流量计的设计原理。 2励磁方式 由电磁流量计的工作原
6、理可知，为使式（3）成立，第一个必须满足的条件就是要有一个均匀恒定的磁场，才能保证感应电动势E与体积流量Q具有线性关系，这就需要选择合适的励磁方式，也就是产生磁场的方式，一般有三种励磁方式可供选择，即直流励磁、交流励磁、低频方波励磁。 3干扰的抑制和消除 传感器提供给转换器的流量信号是电极间的电位差,即一种电压信号。在实际测量中,由于电磁感应、静电感应以及电化学电势等原因,电极上所得到的电压不仅仅是与流速成比例的电动势,也包含各种各样的干扰成分在内。 首先电磁流量计工作现场存在大量的工频信
7、号,耦合在激磁回路、电极、前端放大器的工频干扰噪声对流量测量的准确性造成极大的影响。其次,在低频矩形波激磁方式下,其干扰主要表现为由激磁电流突变产生的微分干扰信号,随着电流的稳定,干扰信号随之消失;另外,由于电磁流量传感器的“变压器效应”,会产生相位上与流量信号相差90°的正交干扰信号;此外,由于电磁屏蔽缺陷,接地不良,杂散电容等引起返回电流不平衡产生共模干扰,它可能导致电路某些参考电位变化,是造成电磁流量计零点漂移的原因之一,同时产生高的辐射电场使电路的电磁兼容性恶化;串模干扰是由于印刷电路板
8、设计电磁兼容性考虑不足造成的信号质量下降,特别是高速走线和模拟电路易受到影响;还有就是电化学极化电动势干扰,它是被测液体中电解质在感应电场作用下在电极表面极化产生,是电磁流量计零点漂移的主要原因。 由于本系统需在劣势的现场环境中使用，对抗干扰性和可靠性具有较高的要求，因此在系统开发和设计过程中，将提高系统抗干扰性和可靠性作为一项重要的内容。根据一般电磁流量计系统的特点，主要从硬件优化方面讨论如电磁耦合、静电感应是电磁流量计产生干扰噪声的重要来源。在电磁流量变速器中，由于两电极的引线处于交变磁场
