电磁流量计的干扰产生及其抑制和消除.pdf

电磁流量计的干扰产生及其抑制和消除 高小朋杜鸿雁郑贵堂 河南省安阳钢铁集团公司焦化厂 安阳 摘要根据电磁流量计的测量原理及励磁方式 分析了由励磁方式产生的各种干扰问题 阐述了从根本上 对这些干扰信号进行抑制和消除的方法 关键词电磁流量计 励磁 干扰 引言 电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的 一种常用仪表 用于测量封闭管道中导电性液体和 浆液的体积流量 它主要由电磁流量变送器和转换 器两大部分组成 在电磁流量变送器中 产生磁场 的方式可有多种 不同的励磁方式会产生不同的干 扰信号 这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一 起 不仅成分复杂 而且常常会比流量信号还大 通 常 在液体的平均流速为 2 研制了采用低频三值 梯形波作为励磁方式的基于MSP430单片机的电磁流量计样机 并可根据试验需要而改变励磁波形 频率及采样方式等 3 对低频三值梯形波励磁方式进行 了试验比较 通过与低频三值矩形波励磁方式进行对比试验和三值梯形波励磁方式的不同励磁频率 不同斜边与平台阶段励磁时间比例及与累计流量实验 结果的比较分析 验证了三值梯形波励磁方式的优越性 3 期刊论文 严义 吴红娉 YAN Yi WU Hong ping 基于遗传算法的电磁流量计励磁频率优化 杭州电子科技大学学 报2006 26 3 分析了励磁频率与测量干扰噪声及被测流体流速之间的关系 指出励磁频率的合理设置能够降低测量误差 为获得当前拾取流量点的最佳励磁频率 提 出了结合个体选择新策略的遗传算法 在实流标定时 采用该算法完成电磁流量计在整个流量区间的励磁频率优化 仿真结果和实际检测数据表明 该方法 有效地提高了仪表的测量精度 4 会议论文 乔旭彤 徐立军 董峰 多电极电磁流量计励磁线圈的优化与设计 2002 采用有限元计算方法 在三维情况下就不同轴向长度线圈所产生的激励磁场的平行程度作分析和比较 提出了判别激励磁场平行程度的指标 并给出可 行的线圈激励方式 5 学位论文 王刚 低频矩形波励磁电磁流量计设计 2005 电磁流量计作为一种主要的测量仪表 在国内市场增长迅速 由于国内生产厂家以进口关键零部件 转换器 组装为主 产品关键技术由国外大公 司控制 所以研究开发国产电磁流量计具有重要意义 论文分析了电磁流量计基本工作原理 研制开发过程中存在关键技术难点和产业化需要解 决的问题 在此基础上提出了合理的解决方案 同时实践方案 最终实现电磁流量计的设计 电磁流量计的设计分析了不同种类的电磁流量计的优缺点 最终选择低频矩形波励磁电磁流量计为研究重点 论文分为以下几部分 首先 分析了国内外电磁流量计产品的现状 其次 分析了电磁流量 计的工作原理 得出按权重函数分布规律的传感器 在流速非中心轴对称分布时 感应电势仅与平均流速呈正比 而与流速分布无关的结论 从而从原 理上解决电磁流量计了高精度测量的问题 第三 分析了电磁流量计设计的主要难点是小信号测量的问题 在实际测量过程当中 感应信号属于微伏级 信号 该信号与大地不隔离 容易引入各种干扰 本章着重分析了影响信号测量的主要干扰构成 第四 根据对流量测量问题分析的 深入研究了设计 过程中需要解决的主要问题 如内阻分析与测量 励磁频率的选择 稳定信号基准点与抑制共模干扰 串模干扰与工频干扰抑制 流量信号传输与屏蔽 恒流励磁与磁场补偿 流量测量点的选择等 最终选择了合理的解决问题的方法并形成设计方案 最后 根据设计方案施施设计 本章主要介绍了产 品设计的系统构成 同时重点阐述了产品设计的关键部分 可靠性 电磁兼容性 仪表校准等几方面的问题 最终设计完成可以用于产业化制造的产品 论文在分析了电磁流量计原理的基础上 设计完成了低频矩形波励磁电磁流量计 为其他种类的电磁流量计的研究奠定了基础 设计完成的产 品考虑了可靠性等相关产业化所涉及的问题 设计产品具有实际应用价值 6 期刊论文 徐辰 张宏建 周洪亮 胡赤鹰 王俭 基于MSP430单片机的电磁流量计设计 工业控制计算机2005 18 6 提出了采用三值梯形波励磁方式的电磁流量计设计 构建了采用MSP430F149单片机的电磁流量计样机 试验表明 三值梯形波励磁方式在小流速阶段 相对误差在 5 26 以内 小于矩形波励磁方式的 7 06 可以减弱微分干扰 提高测量准确度 文中对系统的软硬件设计作了详细的介绍 7 会议论文 李飞 王保良 黄志尧 对电磁流量计中干扰问题的讨论 2005 本文在简要阐述了电磁流量计的几种励磁方式的基础上 分析了低频矩形波励磁技术中常见的干扰及其影响 提出了相应的处理措施 以保证电磁流量 计的稳定运行 8 学位论文 王俭 电磁流量计低频正弦波励磁方法的研究 2006 电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律的速度式流量计 电磁流量计的励磁方式很多 也各有各的优缺点 目前 国内外厂家普遍采用低频矩形波 励磁方式 但正弦波励磁方式也有应用 然而在正弦波励磁方式下 电磁感应产生的微分干扰 又称为变压器效应 其干扰幅值与频率成正比 相位比 流量信号滞后900 而且实际中一般又远远大于流量信号 所以如何克服微分干扰电势的影响是正弦波励磁技术的主要难题 现有的正弦波励磁下的抗干 扰技术复杂且并不可靠 难以保证流量计的零点稳定性和精度 这也正是正弦波励磁技术退出主流行列的原因 针对这一情况 为提高正弦波励 磁下的抗干扰技术 提高仪表性能 作者采用了新型的信号处理方法 即把线圈内的励磁电流信号与两电极输出的流量信号相乘 所得乘积的直流成分 和流量呈正比 采用这样的处理手段 在任何流速下 包括零点 微分干扰与励磁电流信号相乘后都会被作为交流量滤去 它将不再影响测量结果 这 就减小了微分干扰的影响 提高了流量计零点稳定性和测量准确度 本文基于以上的认识 研制了基于低频正弦波的励磁方式的电磁流量计样机 具体进行了以下工作 1 通过查阅国内外相关文献 详细了解电磁流量计的基本原理 发展历史及现状的基础上提出了正弦波励磁方式下的新 型的信号处理方法 2 把作者设计的信号处理方法在电路上得以实现 研制了采用低频正弦波作为励磁方式的基于MSP430单片机的电磁流量计样 机 3 对低频正弦波励磁方式进行了试验比较 通过低频正弦波励磁方式的不同励磁频率之间和不同采样方式之间的瞬时流量和累计流量的对比 研究并验证了低频正弦波励磁方式的优越性 9 期刊论文 谢仕宏 朱晓聪 姜丽波 XIE Shi hong ZHU Xiao cong JIANG Li bo 电磁流量计的使用及电磁兼容性 分析 工业仪表与自动化装置2008 1 介绍利用面板及智能终端进行电磁流量计参数设置和组态的方法 以及提高电磁流量计的电磁兼容性技术 电磁流量计的干扰源主要包括工频电磁干 扰 流体电化学干扰噪声和电源干扰噪声 目前电磁流量计主要采用低频或双频矩形波励磁技术 同步采样技术 输入保护 接地技术等来降低干扰 实 际应用表明 这些技术有较好的抗干扰效果 10 期刊论文 王亚峰 一种改良的矩形波励磁