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電容式電磁流量計的去噪問(wèn)題
作者：
時(shí)間：2013-11-14
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖3流量計電極及布線(xiàn)圖
1.1.2正交/同相干擾
又稱(chēng)為微分干擾，是變化的勵磁磁場(chǎng)通過(guò)被測流體、傳感器、轉換器和信號放大器組成的回路產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，此現象被稱(chēng)為“變壓器效應”，其電動(dòng)勢可表示為： 
式中：E為次級電動(dòng)勢；B為磁場(chǎng)強度。
為減小正交干擾的幅值需要在制作工藝上下功夫，使圖3中D-A-B-C形成的回路平面盡量同勵磁磁場(chǎng)平行，進(jìn)而最大程度的消除正交干擾。因為正交干擾與同相干擾是不隨流量而變化的，也可用初值相減的方法去除。
1.1.3勵磁電場(chǎng)干擾
由于流量信號很微弱且敏感，易受外部影響，所以離它很近的勵磁線(xiàn)圈所產(chǎn)生的勵磁電場(chǎng)就成為影響流量信號精度的致命因素，其產(chǎn)生的與勵磁電流同形式的電場(chǎng)輻射對傳感器部分形成很大的干擾信號，能將流量信號完全湮沒(méi)。
解決方法是對傳感器部分及輸出線(xiàn)部分進(jìn)行整體的接地屏蔽，屏蔽層需完全包裹傳感器部分，使屏蔽層內成為一個(gè)等勢體。因為電極部分獲得的流量信號很微弱，其獲得的電壓容易經(jīng)分布電容泄漏，所以需在此傳輸線(xiàn)上加反饋屏蔽，如圖4所示。 
圖4電極輸出信號線(xiàn)屏蔽圖
1.1.4工頻干擾
此干擾來(lái)源之一是外部電場(chǎng)，主要是工頻電場(chǎng)以串模耦合形式通過(guò)被測流體等外部媒介進(jìn)入系統內部，其次是系統供電電源和勵磁信號引入的工頻形式的干擾，此工頻干擾的特點(diǎn)是幅值遠大于流量信號且無(wú)處不在并隨工作現場(chǎng)的不同其形式如頻率、幅值也有所變化。
消除其串模干擾的方法是將被測流體良好接地，使此工頻信號成為整個(gè)系統的基準電壓，整個(gè)系統的零電位隨串模信號的變化而變化，但其內部的電壓是不隨其變化的。再就是窄帶濾波，去除信號處理板引入的工頻噪聲。
1.1.5共模/差模干擾
外部干擾電場(chǎng)耦合進(jìn)入傳輸線(xiàn)部分，具有混合有共模和差模形式的干擾，此干擾具有不確定性，隨時(shí)間地點(diǎn)的不同而變化。去除方法是將傳感器與放大電路的長(cháng)連接線(xiàn)以雙絞線(xiàn)的方式纏繞，從而減小回路面積以降低差模形式的感應電壓。由于傳輸線(xiàn)間很接近，使得每纏繞兩圈分別獲得的容性耦合干擾大小相等而極性相反，進(jìn)而消除了整根雙絞線(xiàn)引入的差模干擾，在后期的放大電路中使用運算放大器進(jìn)行差動(dòng)放大消除共模干擾。
1.1.6串模干擾
通過(guò)地線(xiàn)等途徑提高或降低基準電勢，使系統的工作電壓不穩定。如圖5所示為傳感器與接收放大器的連接電路。連接傳感器和放大器的導線(xiàn)模型化為與電阻Rw1和Rw2串聯(lián)的理想導體。 
圖5串模干擾原理圖
傳感器模型轉化為電壓源Vs和與它相關(guān)的電阻Rs。節點(diǎn)Vg1是傳感器這邊的局部地，節點(diǎn)Vg2是接收端所在地的局部地。假設放大器的輸入端到局部地的電阻等于Ri。兩個(gè)局部地被電阻為Rg的分布式接地系統的導線(xiàn)連接在一起，因為有電流流進(jìn)接地節點(diǎn)，所以?xún)蓚€(gè)局部地就不可能處在同一電位上，而有Vgd的電勢差，則： 
說(shuō)明只要Ri>>（Rs+Rw1），則只將Vgd作為加入到Vs中的誤差或干擾信號。
解決辦法有兩個(gè)：1）使用單點(diǎn)接地，斷開(kāi)Vg1處節點(diǎn)與Vs的連線(xiàn)，這樣參考地只有一個(gè)，Vgd也就無(wú)法在系統中形成通路；2）第二個(gè)就是像去除共模干擾的方法一樣將傳感器與放大電路的長(cháng)連接線(xiàn)以雙絞線(xiàn)的方式纏繞并在接收放大器端增加一個(gè)差分放大器，通過(guò)求差值的方法消除地線(xiàn)引入的干擾。
1.1.7高低頻耦合干擾
除上面提到的頻率確定或形式確定的干擾外，還有其他的現場(chǎng)干擾進(jìn)入，譬如現場(chǎng)擁有15Hz以下的低頻及1kHz以上的高頻，其干擾進(jìn)入整個(gè)測量系統的傳輸線(xiàn)、導線(xiàn)等部分受到空間電場(chǎng)輻射，導致信號電壓擾動(dòng)，低頻部分與處理放大后流量信號處于同一量級，它使工作信號做低頻的擾動(dòng)，容易造成信號溢出，而高頻信號幅值較后期流量信號小，但仍會(huì )影響采樣值的精度。
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