電磁流量計實際應(yīng)用中抗干擾技術(shù)的研究和分析
概述
電磁流量計的發(fā)展和應(yīng)用與其抗干擾技術(shù)的發(fā)展進步密切相關(guān)，特別是近幾十年來采用三直低頻矩形波動勵磁技術(shù)和雙頻矩形波勵磁技術(shù)，以及微處理器硬件和軟件技術(shù)明顯地提高了電磁流量計抗干擾能力和測量精度，擴大了電磁流量計的應(yīng)用領(lǐng)域，改變了人們長期認為電磁流量計測量精度低，抗干擾能力差的概念。
使用場合
在工業(yè)上，流量計是一種流量測量儀表，電磁流量計也是流量儀表的一種，一般來說電磁流量計在不同場合使用的類型也是不同的。
1.在食品衛(wèi)生、醫(yī)藥等行業(yè)中，要求電磁流量計的傳感器容易被拆卸，這樣清洗起來也很方便，便于定期對其進行蒸汽滅菌。所以，在衛(wèi)生行業(yè)中，電磁流量計要符合衛(wèi)生型的規(guī)格。
2.在冶金、造紙、污水處理等行業(yè)中，電磁流量計一般是分離型的、大口徑法蘭連接式的;而在生物醫(yī)藥、化工等工業(yè)中則使用小口徑、一體型夾裝連接方式的比較多，不同的領(lǐng)域需要的電磁流量計的規(guī)格是不一樣的。
3.在一些特殊的地方，比如一些防爆型的場合中，需要儀表具有很好的防爆防燃性能，在這些場合中，激磁電流的能量是非常大的，電磁流量計可以分為氣密型的、隔膜型和充砂型等這幾種。
隨著科技的快速發(fā)展，現(xiàn)在激磁電流的功率下降了很多，所以在防爆場合中最常見的流量計是安全火花型的，它是由流量的傳感部分和轉(zhuǎn)換部分組成的，主要是用在危險區(qū)域內(nèi)。
4.在渠道中使用的儀表是潛水型的，主要是用于工業(yè)排水和下水道中，他們要借助啟閉機的力量進行相關(guān)排水工作。同時電磁流量計的傳感器要安裝在明渠的擋板下不，要長期浸泡在水下面。
工作原理
電磁流量計是基于導(dǎo)電性流體在磁場中運動所產(chǎn)生的感應(yīng)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(yīng)定律。
因此電磁耦合靜電感應(yīng)是電磁流量計干擾噪聲的首要來源；被測流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學干擾噪聲是電磁流量計干擾燥聲的第二來源；電磁流量計供電電源的電壓和頻率波動等電源干擾噪聲是電磁流量計干擾噪聲的第三來源。
以上三類干擾噪聲的來源、機理、特性不同。對電磁流量計的影響方式不同，相應(yīng)采用的抗干擾措施也不同。
電磁流量計抗干擾技術(shù)的發(fā)展歷史
電磁流量計的發(fā)展歷史就是其抗干擾技術(shù)的發(fā)展歷史。早在1832年，英國物理學家法拉第構(gòu)想地球磁場來測量泰晤土河水的流速，并進行了現(xiàn)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(zhì)的極化效應(yīng)和熱電效應(yīng)而產(chǎn)生干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(shù)遠遠沒有達到解決各種干擾噪聲的抑制和高阻抗信號測量的水平，因此導(dǎo)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面臨如何克服各種干擾噪聲的棘手難題，正因如此，在以后的電磁流量計研究過程中，人們都將其抗干擾技術(shù)列為首要的技術(shù)問題。
發(fā)展歷程
電磁流量計勵磁技術(shù)的發(fā)展極大地推動其抗干擾技術(shù)的進步。50年代末電磁流量計首次工業(yè)應(yīng)用開始，電磁流量計抗干擾技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段，每一次進步都是為了解決其抗干擾能力的問題，促使電磁流量計抗干擾技術(shù)出現(xiàn)一次飛躍，電磁流量計的性能指標提高。
第一階段
50年代末六十年代初，為了減弱直流勵磁磁場下電極表面的嚴重極化電勢的影響，采用了工頻正弦波勵磁技術(shù)，但導(dǎo)致了電磁感應(yīng)、靜電耦合等工頻干擾，致使采用復(fù)雜的正交干擾抑制電路等多種抗干擾措施，難以完全消除工頻干擾噪聲的影響，導(dǎo)致電磁流量計零點難以穩(wěn)定、測量精度低、可靠性差。
第二階段
70年代中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和同步采樣技術(shù)的問世，采用低頻矩形波勵磁技術(shù)，改變工頻干擾的形態(tài)特征，利用工頻同步采樣技術(shù)，獲得電磁流量計較好的抗工頻干擾的能力，測量精度提高、零點穩(wěn)定、可靠性增強。
第三階段
80年代初采用三值低頻矩形波勵磁技術(shù)和動態(tài)校零技術(shù)、同步勵磁、同步采樣技術(shù)以獲得電磁流量計最佳的零點穩(wěn)定性，進一步提高抗工頻干擾和極化電勢干擾的能力。
第四階段
80年代末采用雙頻矩形波勵磁技術(shù)，既能克服流體介質(zhì)產(chǎn)生的泥漿干擾和流體流動噪聲，又能具有低頻矩形波勵磁電磁流量計的零點穩(wěn)壓性，實現(xiàn)電磁流量計零點穩(wěn)定性、抗干擾能力和響應(yīng)速度的最佳統(tǒng)一。
智能電磁流量計抗干擾技術(shù)的研究（Ⅲ）
電磁流量計干擾噪聲的物理機理
1、工頻干擾噪聲
工頻干擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合，另外電磁流量計工作現(xiàn)場的工頻共模干擾，其三供電電源引入的工頻串模干擾等，其產(chǎn)生的物理機理均是電磁感應(yīng)原理。
首先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合產(chǎn)生的工頻干擾對電磁流量計工作影響最大，而且在不同的勵磁技術(shù)下其表現(xiàn)的形態(tài)、特性不同，因而采取抗干擾措施也不同。
對于工頻共模干擾和工頻串模干擾是常見的干擾，主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、電磁流量計接地不良等原因產(chǎn)生，采用輸入保護技術(shù)、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術(shù)以及重復(fù)接地技術(shù)，工頻寬脈沖同步采樣技術(shù)等提高抗工頻干擾的能力。
2、流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學干擾噪聲
電化學極化電勢干擾是由于電極感生電動勢在兩極極性不同而導(dǎo)致電解質(zhì)在電極表面極化產(chǎn)生。
雖然采用正負交變勵磁磁場能顯著減弱極化電勢的數(shù)量級，但不能根本上完全消除極化電勢干擾。其特性于流體介質(zhì)的性質(zhì)、電極材料性質(zhì)、電極的外形尺寸形狀有關(guān)，具有變化緩慢，數(shù)量級不大等特點。
對于工頻共模干擾和工頻串模干擾是常見的干擾，主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、電磁流量計接地不良等原因產(chǎn)生，采用輸入保護技術(shù)、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術(shù)以及重復(fù)接地技術(shù)，工頻寬脈沖同步采樣技術(shù)等提高抗工頻干擾的能力。
3、供電電源性干擾
電磁流量計一般都采用工頻交流電源供電，其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給電磁流量計帶來電源性干擾噪聲。對電源電壓的幅值變化，因采用多級集成穩(wěn)壓，一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。
當電源電壓的頻率波動時，雖然其波動范圍有限，但對
電磁流量計測量精度影響較大。