对电磁流量计中干扰、误差问题的讨论

对电磁流量计中干扰、误差问题的讨论

李茂军

陕西省榆林市陕西有色榆林新材料集团有限责任公司  陕西榆林  719000

摘要：电磁流量计是指根据法拉第电磁感应定律，用来测量导电性液体体积流量的仪表。它可在层流、紊流、脉动流量以及产生流线振动等情况下对流体进行流量测量。由于其流量管光滑，压力损失小，测量范围宽，准确度高，反应灵敏，能获得与流量成比例的信号，加之其测量管直通无死角，便于清洗和灭菌消毒，因此在化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水、食品加工等行业得到了广泛的应用。

关键词：电磁流量计；干扰；误差；问题

分析系统的电磁干扰和误差生产原因，通过对电磁流量计实行一系列的抗干扰措施和选型安装及使用优化，大大抑制和消除了干扰信号对有用的流量信号的影响，同时从选型、安装、使用环节着手消除产生的误差，提高了测量的准确度，减少了故障率。

1测量原理

根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动且切割磁力线时，在导体两端便会产生感应电动势。如图1所示。设在均匀磁场中，垂直于磁场方向有一个直径为D的管道。管道由不导磁材料制成，内表面加绝缘衬里。当导电的液体在管道中流动时，导电液体就切割磁力线，因而在和磁场及流动方向垂直的方向上将产生感应电动势。如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极，可以证明，只要管道内流速v为轴对称分布，两极之间就会产生感应电动势：E=BDv由此可得管道的体积流量为：Q=πD2v/4综合上述两式得：E=4BQ/πD=KQ式中：K为仪表常数，在管道直径D已确定并维持磁感应强度 B 恒定时，K是一个常数。此时感应电动势与体积量具有线性关系。

图1电磁流量计工作原理示意图

2干扰源分析

转换器的流量信号由传感器所提供，是一种电压信号，即电极间的电位差。在测量实践中，受静电感应、电磁感应、电化学电势等因素的影响，致使电极上的电压不仅与流速成比例形成电动势，而且还包含多种干扰成分，主要来源于以下方面：第一，在电磁流量计的工作现场拥有大量工频信号，导致耦合在激磁回路、前端放大器、电极的工频干扰噪声严重影响电磁流量计测量的准确性。第二，电磁流量计在低频矩形波激磁的作用下会产生干扰，这主要是由于激磁电流突变而导致微分干扰信号的产生。

3抗干扰的有效措施

3.1抗正交干扰的措施

所谓的正交干扰具体是指在相位上与流量信号之间的差为90°的干扰。当电磁力量计的变送器以交流励磁方式运行时，会形成一个交变的磁场，而闭合电路则处于该磁场当中，由于该闭合电路无法与电磁流量计的变送器交变磁场产生出来的磁力线处于平行状态，致使会有一部分交变磁力线从该闭合线路当中穿过，这样一来便会在回路当中形成一个干扰电动势。想要有效抑制或消除正交干扰对电磁流量计的影响，可从变送器和信号转换器这两个部分分别采取措施，具体内容如下：

3.1.1 从变频器部分采取措施

在变送器的结构上，注意使闭合回路的平面保持与交变磁力线平行，避免磁力线穿过闭合回路，并设有干扰调整机构，以减少干扰信号et。另外，在变送器上设置调零电位器。从一般电极引出二根导线，并分别绕过磁极形成两个回路，当有磁力线穿过此闭合回路，必然在两个回路内产生方向相反的感应电势。因此，在两个回路中有相反方向的电流I1、I2。通过调整电位器，使两个回路中产生的电流I1、12在转换器的输入电阻上产生的电势相互抵消，减少90°干扰信号。

3.1.2从转换器部分采取措施

对于正交干扰，除了变送器的干扰调整机构调零以外，转换器中也要设置抗干扰机构，以消除变送器中剩余的正交干扰信号。否则，这些剩余的正交干扰信号同样会被放大器放大，严重影响仪表正常工作。为此，在主放大器的输出端设置抑制抑制和补偿90°干扰的机构，经主放大器放大后的90°干扰信号，被鉴别和分离出来，然后再反馈到主放大器的输入端，以抵消输入端进来的90°干扰信号。

3.2 软件抗干扰技术

在EPROM中，电磁流量计固化的软件与硬件相配合不仅要确保电磁流量计正常功能的实现，还必须具备较强的容错能力和抗干扰能力，构建起功能完善的应用程序。

3.2.1 数字滤波技术

该技术是智能仪器中使用最为广泛的技术，拥有模拟滤波器所不具备的功能，主要包括消除脉冲干扰、A/D转换器的抗工频能力、消除数字电路毛刺干扰、保障输入微处理器数字的可靠性等。

3.2.2 程控放大器技术

该技术能够解决电磁流量计量程自动转换问题，通过增益控制以达到削弱微分干扰峰值导致放大器过载的目的，有利于处理流量信号电势，增强抗微分干扰能力。

3.3 接地抗干扰措施

由于在电极上产生的流量信号是μV级，流量计安装地点附近经常有其他电器设备，环境复杂，容易受到附近其他设备的影响，变送器必须可靠接地；流量计经常被安装在室外，风吹日晒，温湿度变化比较大，夏天容易受到雷电的冲击，环境恶劣，接地可以减少损坏的风险；为了保证测量的精度和稳定性，对于非金属管道，传感器的两端必须采用接地环可靠接地，使进入传感器的流体保证零电位。

3.4 同相干扰及其抑制方法

同相干扰也称工频干扰或共模干扰，是指在同一瞬间出现在变送器的两个电极上，并且幅值和相位都相同的干扰信号。当流量为零时，即被测液体静止不动时，所测得的同相信号就是同相十扰信号。对于同相干扰，抑制的方法较多。在变送器方面，将电极和励磁线圈在几何形状、尺寸以及性能参数上做得均衡对称，并分别严格屏蔽，以减少电极与励磁线圈之间的分布电容影响。

4误差生产的几个原因

电磁流量计有许多优点，但若选型、安装、使用不当，将会引起误差增大，示值波动不稳定，甚至损坏电磁流量计，误差产生要有以下几个方面：第一，管内液体未充满。第二，液体中含有围相。第三，有可能结晶的液体。第四，电极和接地环材质选择不当引发的问题。第五，液体电导率超过允许范围引发的问题。

5结束语

通过以上对于扰和选型安装及使用的分析，针对不同类型的干扰，分别采取不同的措施，有效提高信噪比，强调接地的作用提高了电磁流量计的抗干扰能力和稳定性，同时根据现场实际带况进行合理选型、安装和使用，使其更加适应于工业应用现场。

参考文献：

[1]刘俊.浅议电磁流量计的安装[J].新疆化工.2016(04).

    [2]于秀丽，浅析电磁流量计产生误差的原因[J]，工业设计,2017(10).