涡街流量计的抗干扰措施

　　1　引言

　　在众多的流量检测解决方案中,涡街流量计由于测量精度高,压力损失小,安装方便,不受被测介质物理性质的影响,信号便于远传等特点,应用技术日趋完善,尤其在大管径和水、油等液体介质的流量测量方面应用更加广泛。

　　涡街流量计是基于流体动力学中的卡门涡街原理制成的。在一定的雷诺数范围内,流体的流速或体积流量和旋涡频率成正比而与流体的物理性质(压力、温度、密度等)无关,即:

　　Q=kf

　　式中:Q为一体积流量;k为仪表常数;f为旋涡频率。根据上述测量原理,涡街流量计的一个特点就是易受电磁和机械振动的干扰,由此造成在一些场合限制了涡街流量计的正常使用,这也是涡街流量计的工作条件。解决抗干扰问题是扩展量程下限、改进涡街流量计的有效途径。

　　2　工作条件

　　涡街流量计的阻流体以压电晶体检测旋涡频率,所得压电信号经交流放大和触发器,将旋涡频率变成脉冲信号。脉冲信号送到二次仪表经换算后显示被测流量。其中,交流放大器的放大倍数K和触发器的门限电压U可以调整,如图1所示。

　　图1中信号电压为E、干扰信号折算到输入端为V、门限电压U折算到输入端为u、交流放大倍数为K.因u=UK,故调整K或者U的效果是相同的。为了使门限电压能阻止干扰信号以保证触发器能输出有效信号,必须使干扰信号V小于门限电压u,而有效信号电压E大于门限电压u,即涡街流量计的工作条件是:

　　干扰信号V的大小决定涡街流量计的量程下限。因此扩展涡街流量计的量程下限必须从降低干扰信号V入手。调整交流放大倍数K只能对输出信号加强,而量程下限并不能得到扩展。

　　3　抗干扰措施

　　涡街流量计的干扰信号主要有电磁干扰和机械振动干扰两种,如何解决这两种抗干扰问题就成为改进涡街流量计的关键。

　　涡街流量计通常采用金属外壳,外壳的屏蔽效应可以防止电场和射频干扰;对于磁场的干扰,可以在内部电路设计中通过优选非磁性元件、印刷电路板合理布线等办法解决,随着电子技术的发展和制造工艺的完善也不成问题。因此抗电磁干扰主要是抗地线电流干扰。

　　涡街流量计的压电晶体装在阻流体结构上,压电晶体的一端接外壳,故信号前置放大器必然接地。涡街流量计的输出信号送到二次仪表,而信号放大所需的直流电源又由二次仪表提供。压电晶体的地线与二次仪表的地线之间极可能存在跨步电压形成电流。这个电流在信号放大器的地线中流过就会有压降,这个压降与有效信号迭加在一起,无法分离,就是地线电流干扰。