如何解决电磁流量计现场干扰的问题

由于本系统需在劣势的现场环境中使用，对抗干扰性和可靠性具有较高的要求，因此在系统开发和设计过程中，将提高系统抗干扰性和可靠性作为一项重要的内容。根据一般电磁流量计系统的特点，主要从硬件优化方面讨论如电磁耦合、静电感应是电磁流量计产生干扰噪声的重要来源。在电磁流量变速器中，由于两电极的引线处于交变磁场中，当变速器通电后，在引线的闭合回路内就产生出感应电动势。这种干扰信号叠加到测量信号中，影响了系统的运行。各种励磁方式产生会带来不同的电磁干扰问题。直流励磁方式易产生极化干扰，交流励磁方式易产生正交干扰（90度干扰）、同相干扰（即工频干扰）等。由于实际应用中多采用交流励磁方式，因此以下主要阐述交流励磁下的干扰问题及抑制。

3.1 正交干扰及其抑制或消除方法

正交干扰是指在相位上与流量信号相差90度的干扰。电磁流量变送器采用交流励磁方式时，要产生一个交变的磁场，而由电极、引出线、被测介质和转换器的输入电路所组成的闭合回路，正处于干扰交变磁场中、闭合回路不可能与变送器的交变磁场产生的磁力线完全平行，总会有一部分交变的磁力线穿过该闭合回路，从而在回路内产生一个干扰电动势，其大小为：

  （4）

对于交流励磁，B=Bmsin（ωt）则有：

  （5）

比较可知，测量信号E与干扰信号et的频率相同，相位差90°。因此称et为90°干扰，又称正交干扰。在电磁流量计中，从变送器和转换器两部分采取措施，来消除或抑制90°干扰。

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、I2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 同相干扰及其抑制方法

同相干扰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干扰信号。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。

为了减少地电流造成的同相干扰，在安装接地线时，要把变送器两端的管道法兰盘与转换器的外壳都接在同一点上，以减少同相干扰，但不能完全消除同相干扰。因此，通常还在转换器的前置放大级采用增加了恒流源的差动放大电路，利用差动放大器的高共模抑制比，使进入转换器输入端的同相干扰信号互相抵消而被抑制，可以达到很好的效果。同时，为了避免干扰信号，变送器和转换器之间的信号必须用屏蔽导线传输。

3.3 其他应注意的问题

在使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏，安装时要远离一切磁源（例如大功率电机、变压器等），不能有振动。单独、良好的接地也是十分重要的。接地线应尽量加粗，地电流是同相干扰产生的主要原因。如果变送器附近存在大功率的电器设备，特别是从绝缘不好的等效电路中可以看出，接地线接地电阻Rn产生的电压降en通过变送器而发生漏电时，地电流将使各个不同接地点电。

分析系统的电磁干扰原因，通过对电磁流量计实行一系列的抗干扰措施，大大抑制和消除了干扰信号对有用的流量信号的影响，提高了测量的准确度，减少了故障率。

本文章来自于：北京中瑞能仪表技术有限公司

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