对电磁流量计中干扰问题的讨论

　　1　引　　言

　　电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体体积流量的仪表。随着微电子技术的发展,电磁流量计的励磁方式经历了直流励磁、交流励磁,同时技术性能有了进一步的提高,应用也越来越广泛。由于其具有对液体适应性较强的特点,在现代工业生产中,已成为测量液体流量的首选仪表。在现有的电磁流量计中,交流低频矩形波励磁方式已成为主要的励磁方式。电磁流量计采用交流励磁虽有一定的优点,但随之而来的电磁干扰,就成为很麻烦的问题,特别是电磁干扰信号与有用的信号混在一起,它们不仅成分复杂,而且有时候干扰信号还会比流量信号大[1]。

　　在这种情况下怎样抑制和排除这些干扰,提高信噪比就成了研制和使用电磁流量计的一个重要的技术关键问题。

　　2　低频矩形波励磁技术中干扰的分析

　　低频矩形波励磁技术是结合了直流励磁和交流励磁技术的优点,同时避免了它们缺点的一种励磁技术。低频矩形波励磁技术随着集成电路技术和同步采样技术的发展和实用化在电磁流量计中得到广泛应用。它的励磁磁场波形[2]如图1所示。其频率通常为工频的偶数分之一。(一般为1/2～1/32)。从图1(a)中可以看到在半个周期内,磁场是一恒稳的直流磁场。它具有直流励磁技术受电磁干扰影响小,不产生涡流效应,正交干扰和同相干扰小等特点;但从整个时间过程看又是一个交变信号,具有正弦波励磁技术基本不产生极化现象,便与放大和处理信号。避免直流放大器零点漂移、噪声等的优点。所以低频矩形波励磁技术具有很好的抗干扰性能。但从图1(c)中也可以看到实际低频矩形波励磁方式中,由于励磁电流矩形波存在上升沿和下降沿,在上升沿和下降沿也必然存在正交干扰,虽然很快会消失,但沿越陡正交干扰电动势也越大。

　　另外除了由于励磁电流引起的正交干扰,在电磁流量变送器中,由于两电极的引线处于交变磁场中,当变送器通电后,在引线的闭合回路内就产生出感应电动势。

　　3　对抗干扰方式的分析

　　3.1　变送器的调零法

　　要消除由于“变压器效应”产生的正交干扰,主要有两种方法:一种是人为的造成一个与正交干扰幅值相同的信号去与干扰信号相互抵消;另一种是让引出线组成的闭合回路在磁场交链的磁通所形成的电流之代数和为零[3]。下面主要讨论后一种方法。

　　如图2所示,这种方法是在一个电极上引出两根导线,分别接在电位器的两端,另一个电极的引出线和电位器的中端分别接到转换器的输入端,即Rsr的两端。这样就形成了两个闭合回路Ⅰ和Ⅱ,在闭合回路Ⅰ中感应产生的电动势e和闭合回路Ⅱ中感应产生的电动势e′,各自形成电流i和i′。i和i′分别经过电位器的中端加到转换器的输入电阻Rsr上。因为这两个电流的方向是相反的,当被测液体的流速为零时,调整电位器中心触点的位置,可以找到一个平衡点,使两个闭合回路的电流大小相等,而方向相反,这样就可以相互抵消。其关系可用下式表示,因: