如何有效提升堿性汙水流量（liàng）計的精度及其測量過程中抗幹擾（rǎo）能力（lì）
點擊次數：2396 發布時間（jiān）：2020-12-24 05:55:50
在工農生產的許多現場，凡是涉及到液體和氣體原料和成品的測量與計量，都要用到（dào）流量計，流量計的種類（lèi）有很（hěn）多種，每（měi）一種類（lèi）型的流量計又可以分（fèn）出很多種型號，堿性汙水流量計就是其中使用量*廣的流量計種類之一。無論是對（duì）於生產過程的控製還是對（duì）於貿易環節的結算，流量測量都非常的重要，流量計測量的精確度直接關係到生產質量和經濟效益，在某（mǒu）些（xiē）用量巨大的環節，由（yóu）於測量誤差的失控，可能會嚴（yán）重影響（xiǎng）到產品質（zhì）量的好壞甚至是威脅（xié）到（dào）人身安全（quán），在結算環節（jiē）的誤（wù）差則有可能導致生產質量的巨大的經濟損失 。因此流量測量的精確度的高低絕不是一件（jiàn）小事。
伴隨著國內科技和經濟的持續進步與發展，堿性汙水流量計在工農業、供水、消防等許多領域得到了（le）廣泛的應用（yòng）。堿性汙水流量（liàng）計的特點在於其（qí）具備**的可靠性和適應性（xìng），能夠做到良好的耐腐（fǔ）蝕性。*近幾年，對於堿性汙水流量計製造與應用（yòng）中（zhōng）的新技術仍然處於不斷（duàn）探索過程中，對於流量計的精確度和（hé）穩定性也有了更好的（de）要求。能夠影響堿性汙水流量計精度的因素有很多，但隻要（yào）明確了主（zhǔ）要（yào）的幹擾因素，就（jiù）能夠有針對性地利用軟硬件技（jì）術來降低幹擾因素對測量精度的影響，有效提升堿性汙水流量計（jì）工作的可靠性。
1 基本原理介紹（shào）
堿性汙水流量計是以法拉*電磁感應定律為（wéi）理（lǐ）論基礎而隨著我國科學技術和經濟的不斷發展（zhǎn）與進步，堿性汙（wū）水流量計在我國的工業、技術檢測和管理等很多領域得到了廣泛的使用，堿性汙水流（liú）量計具有良好的耐（nài）腐蝕性（xìng），並具備可靠性高、適應性強（qiáng）的特點。近年來，各（gè）個（gè）領（lǐng）域在不斷探索（suǒ）新技術的同時，對堿性汙水流量計的精確程度和穩定性也提出（chū）了更高的（de）要求（qiú）。能夠影（yǐng）響（xiǎng）堿性汙水流（liú）量計精度的因素有很多（duō），但隻要明（míng）確了主（zhǔ）要的幹擾因素，就能夠有針對性地利（lì）用軟硬件技術來降低幹擾因素對測量精度的（de）影響，有效提升堿性汙水流量計工作的可靠性（xìng）。
2 堿性汙水流量計（jì）精度影響因素分析
堿性汙水流（liú）量計的（de）幹擾信號有很多，這些幹擾信號會和實際的流量（liàng）信（xìn）號相混合，產（chǎn）生一種十分複雜的數據處理情況。因此，要提高堿性汙水流量計對液體的測量精確度，就必須對這（zhè）些幹擾信號（hào）產生的原因進行分析與總結，以便有針對性地采取抗幹擾措施，堿性汙水流（liú）量計的常見影（yǐng）響（xiǎng）因素如下。
2. 1 正交幹擾堿性汙水流量計的磁路係統包含有兩個勵磁線圈，而導管內的液體與傳感器電*及轉換器結構組成了一個閉合的回路，如圖2 所示（shì）。理論情況下，磁力線（xiàn）( 圖中B) 應與閉合回路相平行，但是由於裝配過程中的誤差，導致磁力線不可能完全平行（háng）於這一閉合回路（lù），出現部分磁力線成（chéng）一定角度穿過回路的現象，這引起了即使（shǐ）沒有液體流動的情況下，傳感器的電*上也會產生感應電動勢，就形（xíng）成了正交幹擾的基本形式。
當磁力線圈中的電（diàn）流發生變化時（shí），由於傳感器電*的作用，在磁場發生轉變的過程中，兩個電*所形成的閉合回路會產生相反的感應電壓，當磁場再次發生（shēng）變（biàn）化時，傳感器的電磁（cí）回路又會再次產生相反的感應電壓。由於磁力線圈磁（cí）場的變化總是由一個穩定狀態向（xiàng）另一個穩定狀（zhuàng）態進（jìn）行（háng）轉（zhuǎn）變，再（zài）由此狀（zhuàng）態轉變（biàn）為原（yuán）狀（zhuàng）態，因此，所引起的電*反向感應電壓也具有相似的特（tè）質（zhì），說明（míng）正交（jiāo）幹擾的（de）產生隻與磁力線圈的磁場變化有關，與實（shí）際被測的液體流量無關（guān）。因此，磁力線圈的勵磁頻率（lǜ）是正交幹（gàn）擾強弱的主要影響因素。
2. 2 同相幹擾
在電磁流量傳（chuán）感器中（zhōng），部分主磁通（tōng）會在流體內部形成正交幹（gàn）擾的閉合渦電流，由於交變電流的產生會導致出現交變磁場，而引（yǐn）起（qǐ）與（yǔ）之正交相連的二（èr）次磁通產生，同時（shí）因二次磁通的影響，又會引起與二次磁通正交（jiāo）相連的渦電流（liú）產生，這就是同向幹擾產生的主要原因。下式是由正（zhèng）交幹（gàn）擾公（gōng）式經過微分得到的同向幹擾公式，通過公示可知，同相幹擾與流量信號相位（wèi）相同，大小與流量無關，因此很（hěn）難將同向幹擾產（chǎn）生（shēng）的信號與（yǔ）流量信號進行分離，隻能通過減少磁路係統的勵磁頻率來降低（dī）同向幹擾信號（hào）的影響。
er = ω2Bm sinωt = (2πf)2Bm sinωt
式（shì）中:er
為同（tóng）相（xiàng）幹擾電壓;f 為為勵磁頻率;ω 和t 為常量。
2. 3 串模（mó）幹擾與共模幹擾
串模幹擾是在單端信號輸入的同時，還有多種幹擾信號（hào）與其疊加（jiā）在一（yī）起成為前置放大器的輸入信號。若幹擾信號過大，容易導致放大器飽和而無法正常工作。當設備存在漏（lòu）磁問題時，也（yě）會在周圍形成（chéng）很強的交變磁場，從而會引起串模幹擾的形成。為了降低串（chuàn）模幹擾產生的影響，現階段的（de）流量傳感器通常將“零阻值”的被測流體作為轉（zhuǎn）換放（fàng）大器（qì）的接地端，而傳感器的兩個電*作為放大器的（de）輸入端，這就很好的抑製了幅度相等和*性相同的串模（mó）幹擾。共（gòng）模幹擾主要是由於靜（jìng）電幹擾引起的，一般情況下，共模幹擾不會直接影（yǐng）響測量的結（jié）果，但（dàn）是若轉換放大器的輸（shū）入參（cān）數（shù）存在不對稱問題時，共模幹擾就會轉變為（wéi）串模幹擾來影響*終的測量結果，將電解質（zhì）與金屬材料（liào）圈和（hé）電*進行屏蔽（bì）能夠有（yǒu）效（xiào）地降低共模幹擾的影響。
2. 4 直流幹擾
在（zài）被（bèi）測液（yè）體與電*和接液部件接觸過程中，電解質中的正負離子（zǐ）會分別作定向運動，這（zhè）會使被測液（yè）體在電*和接液部件之間（jiān）形成電位差（chà），通常將這種現象稱為*化現象。如圖3 所示，理論上（shàng）來說，兩電*A 和B 對接液部件的（de）電位e1、e2大小相等（děng）、方向（xiàng）相（xiàng）反，此時兩電（diàn）*的電位差等於零。但是（shì），若兩電*的材質或表麵狀態存在差異，此時A、B 電*之間的電位差就不為零，這就形成了*化（huà）電壓，*化電壓與（yǔ）共（gòng）模狀態的電壓e3一起疊加（jiā）在流量信號中，被輸入轉換器（qì）的差動放大器。當*化電壓過大，則會對差動（dòng）放大器的輸入端造成較（jiào）大影響，導致信號無法放大或流量信號的輸出波動過大，從而降低了堿性汙水流量計的測量精度。
3 堿性汙水流（liú）量（liàng）計的抗幹擾方式
由於堿（jiǎn）性汙水流量計測量精度的幹擾因素很多，且堿性汙水流（liú）量計的工作（zuò）條件通常（cháng）也比較惡劣，堿性汙水流量計的測量準確程度（dù）除受到係統內部產生的信（xìn）號幹擾（rǎo）外，還會不（bú）可避免的受到多種環境因素的影響，堿（jiǎn）性（xìng）汙（wū）水流量計測量的誤（wù）差，會給生產帶來重大的經濟損失。因此，提升流（liú）量計（jì）的可（kě）靠性與測（cè）量精度（dù），減少幹擾對測量值的影響程度，是堿性汙水流量計發展必須要做的（de）工作。
3. 1 硬件抗幹擾技術
(1)電源端所產生的幹擾是電子產品較為常見（jiàn）的精度幹擾因素，由於這種幹擾無法（fǎ）完全被（bèi）去（qù）除（chú），隻能通過減小幹（gàn）擾脈衝的幅度來降低其影響。在實（shí）際工作中（zhōng）常采用在交流進線端串（chuàn）接入低（dī）通LC 濾波器（qì）的方式（shì）來實（shí）現，這種方法在實際的工作中產生了顯著地效果。
(2)傳輸電纜所產生（shēng）的（de）雜散電磁場會通過感應和輻射的（de）方式（shì）進入信道而產（chǎn）生幹擾（rǎo），利用（yòng）雙芯屏蔽電纜能夠實現較長線路傳輸的（de）抗幹擾功能。對於環境更為惡劣的情況，為提高抗幹擾能力，可采用光電隔離方式將係統控製部分與I /O 口部分分開，並采用雙電源供電來降低幹擾（rǎo）產生的精度影響。
(3)除了有針對性（xìng）的抵抗幹擾之（zhī）外，還（hái）可以采取增（zēng）加硬件的方（fāng）式（shì）提升（shēng）係統的整體抗幹擾能力。例如:選擇和使用抗（kàng）幹擾能力強的單（dān）片機;使用硬件看（kàn）門狗電路;使用電壓檢（jiǎn）測電路;盡可能使用單（dān）片機的內部程序存儲器和內部數據存儲器等。
3. 2 軟件抗幹擾技術
(1)通過在（zài）係統程序的（de）關（guān）鍵位置插入部分（fèn）單（dān）字節指令或將（jiāng）單字節指令進行重寫，從而達到恢複“跑飛”程序（xù）的目（mù）的，這種（zhǒng）方法稱之為指令冗餘。指令冗餘的（de）主（zhǔ）要方法包括以下兩點:一是在雙字節指令和3 字節指令之後插入兩個單字節**P 指令，以保證其後的指令不被拆散。二是對於程序流向起決（jué）定作用的指令和某些對（duì）係統工作狀態有重要作用的指（zhǐ）令的後麵（miàn），可（kě）重複寫上這些（xiē）指令，以確保這些指令的（de）正確執行。
(2)若“跑飛”程序進入非程序（xù）區或者表格區（qū）時，指（zhǐ）令冗餘則無法起到抗幹擾的目的，此時可采用設置軟件陷阱對“跑飛”程序進行（háng）攔截，軟件陷阱能（néng）將“跑飛”程序引向（xiàng）某一位置，再通過編製的程序對“跑飛”程（chéng）序進行恢複。
(3)某些程序被幹擾後容易陷入死循環模式（shì），通過程序監視技術，能夠及（jí）時發現運行超（chāo）時的程序，並采用相應的方式（shì）使程序複位，保（bǎo）證程序的正常運行。
4 結語
總之（zhī），在保證（zhèng）堿性汙水流量計基本使用功能的前（qián）提下，通過對現階段（duàn）技術的影響因素進行分析，就能夠有針對性（xìng）地降低幹擾對測量（liàng）結果產生的影響，從而保證堿性汙水流量計工作過程的可靠性，避免因測量不準確而導致的（de）經濟損失和事故（gù）發生（shēng）。
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伴隨著國內科技和經濟的持續進步與發展，堿性汙水流量計在工農業、供水、消防等許多領域得到了（le）廣泛的應用（yòng）。堿性汙水流量（liàng）計的特點在於其（qí）具備**的可靠性和適應性（xìng），能夠做到良好的耐腐（fǔ）蝕性。*近幾年，對於堿性汙水流量計製造與應用（yòng）中（zhōng）的新技術仍然處於不斷（duàn）探索過程中，對於流量計的精確度和（hé）穩定性也有了更好的（de）要求。能夠影響堿性汙水流量計精度的因素有很多，但隻要（yào）明確了主（zhǔ）要（yào）的幹擾因素，就（jiù）能夠有針對性地利用軟硬件技（jì）術來降低幹擾因素對測量精度的影響，有效提升堿性汙水流量計（jì）工作的可靠性。
1 基本原理介紹（shào）
堿性汙水流量計是以法拉*電磁感應定律為（wéi）理（lǐ）論基礎而隨著我國科學技術和經濟的不斷發展（zhǎn）與進步，堿性汙（wū）水流量計在我國的工業、技術檢測和管理等很多領域得到了廣泛的使用，堿性汙水流（liú）量計具有良好的耐（nài）腐蝕性（xìng），並具備可靠性高、適應性強（qiáng）的特點。近年來，各（gè）個（gè）領（lǐng）域在不斷探索（suǒ）新技術的同時，對堿性汙水流量計的精確程度和穩定性也提出（chū）了更高的（de）要求（qiú）。能夠影（yǐng）響（xiǎng）堿性汙水流（liú）量計精度的因素有很多（duō），但隻要明（míng）確了主（zhǔ）要的幹擾因素，就能夠有針對性地利（lì）用軟硬件技術來降低幹擾因素對測量精度的（de）影響，有效提升堿性汙水流量計工作的可靠性（xìng）。
2 堿性汙水流量計（jì）精度影響因素分析
堿性汙水流（liú）量計的（de）幹擾信號有很多，這些幹擾信號會和實際的流量（liàng）信（xìn）號相混合，產（chǎn）生一種十分複雜的數據處理情況。因此，要提高堿性汙水流量計對液體的測量精確度，就必須對這（zhè）些幹擾信號（hào）產生的原因進行分析與總結，以便有針對性地采取抗幹擾措施，堿性汙水流（liú）量計的常見影（yǐng）響（xiǎng）因素如下。
2. 1 正交幹擾堿性汙水流量計的磁路係統包含有兩個勵磁線圈，而導管內的液體與傳感器電*及轉換器結構組成了一個閉合的回路，如圖2 所示（shì）。理論情況下，磁力線（xiàn）( 圖中B) 應與閉合回路相平行，但是由於裝配過程中的誤差，導致磁力線不可能完全平行（háng）於這一閉合回路（lù），出現部分磁力線成（chéng）一定角度穿過回路的現象，這引起了即使（shǐ）沒有液體流動的情況下，傳感器的電*上也會產生感應電動勢，就形（xíng）成了正交幹擾的基本形式。
當磁力線圈中的電（diàn）流發生變化時（shí），由於傳感器電*的作用，在磁場發生轉變的過程中，兩個電*所形成的閉合回路會產生相反的感應電壓，當磁場再次發生（shēng）變（biàn）化時，傳感器的電磁（cí）回路又會再次產生相反的感應電壓。由於磁力線圈磁（cí）場的變化總是由一個穩定狀態向（xiàng）另一個穩定狀（zhuàng）態進（jìn）行（háng）轉（zhuǎn）變，再（zài）由此狀（zhuàng）態轉變（biàn）為原（yuán）狀（zhuàng）態，因此，所引起的電*反向感應電壓也具有相似的特（tè）質（zhì），說明（míng）正交（jiāo）幹擾的（de）產生隻與磁力線圈的磁場變化有關，與實（shí）際被測的液體流量無關（guān）。因此，磁力線圈的勵磁頻率（lǜ）是正交幹（gàn）擾強弱的主要影響因素。
2. 2 同相幹擾
在電磁流量傳（chuán）感器中（zhōng），部分主磁通（tōng）會在流體內部形成正交幹（gàn）擾的閉合渦電流，由於交變電流的產生會導致出現交變磁場，而引（yǐn）起（qǐ）與（yǔ）之正交相連的二（èr）次磁通產生，同時（shí）因二次磁通的影響，又會引起與二次磁通正交（jiāo）相連的渦電流（liú）產生，這就是同向幹擾產生的主要原因。下式是由正（zhèng）交幹（gàn）擾公（gōng）式經過微分得到的同向幹擾公式，通過公示可知，同相幹擾與流量信號相位（wèi）相同，大小與流量無關，因此很（hěn）難將同向幹擾產（chǎn）生（shēng）的信號與（yǔ）流量信號進行分離，隻能通過減少磁路係統的勵磁頻率來降低（dī）同向幹擾信號（hào）的影響。
er = ω2Bm sinωt = (2πf)2Bm sinωt
式（shì）中:er
為同（tóng）相（xiàng）幹擾電壓;f 為為勵磁頻率;ω 和t 為常量。
2. 3 串模（mó）幹擾與共模幹擾
串模幹擾是在單端信號輸入的同時，還有多種幹擾信號（hào）與其疊加（jiā）在一（yī）起成為前置放大器的輸入信號。若幹擾信號過大，容易導致放大器飽和而無法正常工作。當設備存在漏（lòu）磁問題時，也（yě）會在周圍形成（chéng）很強的交變磁場，從而會引起串模幹擾的形成。為了降低串（chuàn）模幹擾產生的影響，現階段的（de）流量傳感器通常將“零阻值”的被測流體作為轉（zhuǎn）換放（fàng）大器（qì）的接地端，而傳感器的兩個電*作為放大器的（de）輸入端，這就很好的抑製了幅度相等和*性相同的串模（mó）幹擾。共（gòng）模幹擾主要是由於靜（jìng）電幹擾引起的，一般情況下，共模幹擾不會直接影（yǐng）響測量的結（jié）果，但（dàn）是若轉換放大器的輸（shū）入參（cān）數（shù）存在不對稱問題時，共模幹擾就會轉變為（wéi）串模幹擾來影響*終的測量結果，將電解質（zhì）與金屬材料（liào）圈和（hé）電*進行屏蔽（bì）能夠有（yǒu）效（xiào）地降低共模幹擾的影響。
2. 4 直流幹擾
在（zài）被（bèi）測液（yè）體與電*和接液部件接觸過程中，電解質中的正負離子（zǐ）會分別作定向運動，這（zhè）會使被測液（yè）體在電*和接液部件之間（jiān）形成電位差（chà），通常將這種現象稱為*化現象。如圖3 所示，理論上（shàng）來說，兩電*A 和B 對接液部件的（de）電位e1、e2大小相等（děng）、方向（xiàng）相（xiàng）反，此時兩電（diàn）*的電位差等於零。但是（shì），若兩電*的材質或表麵狀態存在差異，此時A、B 電*之間的電位差就不為零，這就形成了*化（huà）電壓，*化電壓與（yǔ）共（gòng）模狀態的電壓e3一起疊加（jiā）在流量信號中，被輸入轉換器（qì）的差動放大器。當*化電壓過大，則會對差動（dòng）放大器的輸入端造成較（jiào）大影響，導致信號無法放大或流量信號的輸出波動過大，從而降低了堿性汙水流量計的測量精度。
3 堿性汙水流（liú）量（liàng）計的抗幹擾方式
由於堿（jiǎn）性汙水流量計測量精度的幹擾因素很多，且堿性汙水流（liú）量計的工作（zuò）條件通常（cháng）也比較惡劣，堿性汙水流量計的測量準確程度（dù）除受到係統內部產生的信（xìn）號幹擾（rǎo）外，還會不（bú）可避免的受到多種環境因素的影響，堿（jiǎn）性（xìng）汙（wū）水流量計測量的誤（wù）差，會給生產帶來重大的經濟損失。因此，提升流（liú）量計（jì）的可（kě）靠性與測（cè）量精度（dù），減少幹擾對測量值的影響程度，是堿性汙水流量計發展必須要做的（de）工作。
3. 1 硬件抗幹擾技術
(1)電源端所產生的幹擾是電子產品較為常見（jiàn）的精度幹擾因素，由於這種幹擾無法（fǎ）完全被（bèi）去（qù）除（chú），隻能通過減小幹（gàn）擾脈衝的幅度來降低其影響。在實（shí）際工作中（zhōng）常采用在交流進線端串（chuàn）接入低（dī）通LC 濾波器（qì）的方式（shì）來實（shí）現，這種方法在實際的工作中產生了顯著地效果。
(2)傳輸電纜所產生（shēng）的（de）雜散電磁場會通過感應和輻射的（de）方式（shì）進入信道而產（chǎn）生幹擾（rǎo），利用（yòng）雙芯屏蔽電纜能夠實現較長線路傳輸的（de）抗幹擾功能。對於環境更為惡劣的情況，為提高抗幹擾能力，可采用光電隔離方式將係統控製部分與I /O 口部分分開，並采用雙電源供電來降低幹擾（rǎo）產生的精度影響。
(3)除了有針對性（xìng）的抵抗幹擾之（zhī）外，還（hái）可以采取增（zēng）加硬件的方（fāng）式（shì）提升（shēng）係統的整體抗幹擾能力。例如:選擇和使用抗（kàng）幹擾能力強的單（dān）片機;使用硬件看（kàn）門狗電路;使用電壓檢（jiǎn）測電路;盡可能使用單（dān）片機的內部程序存儲器和內部數據存儲器等。
3. 2 軟件抗幹擾技術
(1)通過在（zài）係統程序的（de）關（guān）鍵位置插入部分（fèn）單（dān）字節指令或將（jiāng）單字節指令進行重寫，從而達到恢複“跑飛”程序（xù）的目（mù）的，這種（zhǒng）方法稱之為指令冗餘。指令冗餘的（de）主（zhǔ）要方法包括以下兩點:一是在雙字節指令和3 字節指令之後插入兩個單字節**P 指令，以保證其後的指令不被拆散。二是對於程序流向起決（jué）定作用的指令和某些對（duì）係統工作狀態有重要作用的指（zhǐ）令的後麵（miàn），可（kě）重複寫上這些（xiē）指令，以確保這些指令的（de）正確執行。
(2)若“跑飛”程序進入非程序（xù）區或者表格區（qū）時，指（zhǐ）令冗餘則無法起到抗幹擾的目的，此時可采用設置軟件陷阱對“跑飛”程序進行（háng）攔截，軟件陷阱能（néng）將“跑飛”程序引向（xiàng）某一位置，再通過編製的程序對“跑飛”程（chéng）序進行恢複。
(3)某些程序被幹擾後容易陷入死循環模式（shì），通過程序監視技術，能夠及（jí）時發現運行超（chāo）時的程序，並采用相應的方式（shì）使程序複位，保（bǎo）證程序的正常運行。
4 結語
總之（zhī），在保證（zhèng）堿性汙水流量計基本使用功能的前（qián）提下，通過對現階段（duàn）技術的影響因素進行分析，就能夠有針對性（xìng）地降低幹擾對測量（liàng）結果產生的影響，從而保證堿性汙水流量計工作過程的可靠性，避免因測量不準確而導致的（de）經濟損失和事故（gù）發生（shēng）。
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