电容式电磁流量计怎么去噪？

时间：2013-01-15作者：江苏华仪测控技术有限公司浏览：36

 

电磁流量计是利用法拉*电磁感应定律制作的流量计，在实际研发中会遇到许多噪声问题。其每个组成部分可能引入的噪声，这些噪声以不同的形式和方式进入测量系统，成为提高信噪比和测量精度的障碍。

以往的电磁流量计的电极部分是以金属导体的形式与被测液体产生接触的，被测流体流动时与电极部分产生碰撞形成不规则的杂散噪声。使用电容式电磁流量计，电极部分不与被测流体直接接触而是透过管壁与流体的感应电动势产生感应。

使用导电片为电极附着在测量管道外形成电容式电极，进而管道内表面无任何其他物质，被测流体在管体内畅通无阻，没有杂散噪声产生。

1、正交/同相干扰

又称为微分干扰，是变化的励磁磁场通过被测流体、传感器、转换器和信号放大器组成的回路产生感应电动势，此现象被称为“变压器效应”。

为减小正交干扰的幅值需要在制作工艺上下功夫，形成的回路尽量同励磁磁场平行，进而较大程度的消除正交干扰。因为正交干扰与同相干扰是不随流量而变化的，也可用初值相减的方法去除。

2、励磁电场干扰

由于流量信号很微弱且敏感，易受外部影响，所以离它很近的励磁线圈所产生的励磁电场就成为影响流量信号精度的致命因素，其产生的与励磁电流同形式的电场辐射对传感器部分形成很大的干扰信号，能将流量信号*湮没。

解决方法是对传感器部分及输出线部分进行整体的接地屏蔽，屏蔽层需*包裹传感器部分，使屏蔽层内成为一个等势体。因为电极部分获得的流量信号很微弱，其获得的电压容易经分布电容泄漏，所以需在此传输线上加反馈屏蔽。

3、工频干扰

此干扰来源之一是外部电场，主要是工频电场以串模耦合形式通过被测流体等外部媒介进入系统内部，其次是系统供电电源和励磁信号引入的工频形式的干扰，此工频干扰的特点是幅值远大于流量信号且无处不在并随工作现场的不同其形式如频率、幅值也有所变化。

消除其串模干扰的方法是将被测流体良好接地，使此工频信号成为整个系统的基准电压，整个系统的零电位随串模信号的变化而变化，但其内部的电压是不随其变化的。再就是窄带滤波，去除信号处理板引入的工频噪声。

4、共模/差模干扰

外部干扰电场耦合进入传输线部分，具有混合有共模和差模形式的干扰，此干扰具有不确定性，随时间地点的不同而变化。去除方法是将传感器与放大电路的长连接线以双绞线的方式缠绕，从而减小回路面积以降低差模形式的感应电压。由于传输线间很接近，使得每缠绕两圈分别获得的容性耦合干扰大小相等而极性相反，进而消除了整根双绞线引入的差模干扰，在后期的放大电路中使用运算放大器进行差动放大消除共模干扰。

5、串模干扰

通过地线等途径提高或降低基准电势，使系统的工作电压不稳定。解决办法是像去除共模干扰的方法一样将传感器与放大电路的长连接线以双绞线的方式缠绕并在接收放大器端增加一个差分放大器，通过求差值的方法消除地线引入的干扰。

6、高低频耦合干扰

除上面提到的频率确定或形式确定的干扰外，还有其他的现场干扰进入，譬如现场拥有15Hz以下的低频及1kHz以上的高频，其干扰进入整个测量系统的传输线、导线等部分受到空间电场辐射，导致信号电压扰动，低频部分与处理放大后流量信号处于同一量级，它使工作信号做低频的扰动，容易造成信号溢出，而高频信号幅值较后期流量信号小，但仍会影响采样值的精度。 为此，我们对信号进行较高Q值的窄带滤波，使用二阶压控型有源带通滤波器作为滤波单元。

在研发过程中遇到的各种噪声情况，当然电容式电磁流量计所涉及的噪声方面不仅如此，运放的量化误差、采样时的量化误差对测量精度都有影响，还需要对采样后的数据进行线性化等处理并通过控制器对流量结果进行控制、显示。传感器部分的形状、结构和工艺及管体部分材料也需要引起足够的重视。

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