降低（dī）智能濃硫酸電磁流（liú）量計的外部電磁幹擾（rǎo）及電（diàn）磁兼（jiān）容（róng）性分析

智能濃硫酸電磁流量計的工作原理是基於法拉*的電磁感應原理，工業（yè）生產中的電力設施和電器設備（bèi）又很多，必然會對於（yú）智（zhì）能濃硫酸電磁（cí）流量計的（de）電磁感應產生或多（duō）或少的影響，嚴重的（de）可會影響（xiǎng）到智能濃硫酸電磁流量計的準確測量。根據經驗總結，智能濃硫酸電磁流量計的幹擾源主要來自（zì）於工（gōng）頻電磁幹擾、流體電化學幹擾（rǎo）噪聲和電源幹擾噪聲。目前智能濃硫酸電磁流量計主（zhǔ）要（yào）采用低頻或（huò）雙頻矩形波勵磁技（jì）術、同步采樣技術、輸入保護、接地技（jì）術（shù）等來降低幹擾。實際應（yīng）用表明，這些（xiē）技術有較好（hǎo）的抗幹擾效果。有（yǒu）效地降低外部環境對於智能濃硫酸電磁（cí）流量計的幹擾，對（duì）於保證流量計的（de）穩定與精準的測量（liàng）是一件非常重要的工作（zuò）。本文就（jiù）是介紹利用麵板及（jí）智能終端進（jìn）行智能濃硫酸電磁流量（liàng）計參（cān）數設置和組態的方法，以及（jí）提高智能（néng）濃硫酸電磁流量計的（de）電磁兼容性（xìng）技術。
智能濃硫酸電磁流量計的測量過程不受被測介質溫度（dù）、黏度、密度等因素影（yǐng）響，具有測量速度快、精度高、測（cè）量口（kǒu）徑寬、輸出線性度好，與被測介質不（bú）接觸，耐（nài）腐蝕、抗磨損（sǔn），流體壓力損失（shī）小等優點，因而廣泛應用於造紙廠紙漿（jiāng）、助劑、水等（děng）流體的測量。但是，智能濃硫酸電磁（cí）流量計也有其不足，傳感器的輸出感（gǎn）應電動勢很小，容易受到外界電磁幹擾，如何提高智能濃硫酸電磁（cí）流量計的電磁兼容（róng）性，使其能在惡劣的（de）電（diàn）磁環境正常使用是（shì）智能濃硫酸電磁流量計設計必須考慮的問題。文中以LD係列智能濃硫酸電磁流量計為例，結合編者的工程實踐，介紹有（yǒu）關智能（néng）濃（nóng）硫酸電磁流量計的（de）使用並分析其電磁兼容性(EMC)。
1、智能濃（nóng）硫酸電磁流量計的工作原理
智能濃硫酸電磁流（liú）量計的工作以（yǐ）電磁感應定律為基礎（chǔ），即當（dāng）一個導體在電（diàn）磁場（chǎng）中運動，並且運動方向（xiàng）垂直於電磁場時（shí）就會產生感（gǎn）應電動勢，所產生的感應電動勢的（de）方向垂直於導體運動（dòng）和電磁場運動的（de）方（fāng）向，感應電動勢（shì）的大小與導體的（de）運動速度和磁場的磁感應強（qiáng）度成正比。當導電流體以平均流速y(m／s)通（tōng）過一根內徑為D(m)的管子時，若（ruò）管子內存（cún）在（zài）一個磁感應強度為（wéi）曰(T)的磁（cí）場，那麽就可產生一個垂直於磁場方向和流體流動方向的（de）電動勢E：
E=DVB(V)(1)
容積流量Q為：
Q=,rrD2V／4(m’／s)(2)
將式(2)代入式(1)並處（chù）理得：
E=(4B／,rrO)×Q(V)(3)
如果君和D是常（cháng）數，那麽從式(3)可看出，E與Q成正比。電磁（cí）流量轉換器把電動勢層放大並轉換成標準的4—20mA的信號或脈衝信號，作為對應的流量信號輸出。
2、智（zhì）能濃硫酸電磁流量計的參數設置方法及組態
流量計的參數設置(組態)有兩種方法，一是利用顯示麵板上的按鍵，二是利用手持智能終端。
2.1使用麵板（bǎn）進行（háng）參數設（shè）定
ADMAGAE係（xì）列智能（néng）濃硫酸電磁流量計麵板上常（cháng）用的符（fú）號有：
(1)RED(紅)正常工作時不亮，有報警時閃（shǎn）爍；
(2)定義符定義（yì）符用冒號“：”，表示所顯示的數據正處於待設定（dìng）狀態；
(3)單位（wèi）顯示顯示流量（liàng）單位；
(4)顯示數據顯示流量數據、設定數據和報警的種類（lèi）；
(5)小數點表（biǎo）示數據中的小數點；
(6)設定鍵這些鍵用來改變數據顯示和設（shè）定數據的類型。數據顯示類型共（gòng）有3種：流量數據顯示模式、設定模式、報警顯示模式。
2.1.1流量數據顯（xiǎn）示模式，
流量數據顯示模式表示的是瞬時流量值和累積流量值，ADMAGAE可顯（xiǎn）示12種類型的流量數據。進入流量顯示模式用“dl”參數來改變顯示項，詳細設定可參考流量計用戶手冊。
2.1.2設定（dìng）模（mó）式
設定模式用來檢查（chá）參數內容（róng）和重寫數據。隻要按下“SET”鍵，可將該模式從正常的操作模式中調出。
2.1.3報警顯示模式
當報警發生時，報警模式就會取代（dài）當前模式來顯示發生報（bào）警的類型，但是這種情況隻是發生在當前流量顯示模式或設定模式中參數號被改變時（shí）(當正在（zài）該部數據項時，不顯示報警)。
2.2　BT智能終端設定
具有智能通信功能的儀表可與智能終端通信。橫河的智能終端有BTl00、BT200等型號，簡稱BT智能終端，它（tā）們采用（yòng）BRAIN協議，將1個4-2mA、2.4kHz的調製信號迭加到4～20mA的模擬信號上用作信號傳輸。由於調製信號是交流信號，所（suǒ）以迭加不會影響模擬信號（hào）的數值。
BT智能終端與流（liú）量計的（de）連接有兩（liǎng）種方式：一是直接與流量計端蓋下麵的BT端子相連，這種方式適用於現場調試（shì）或流量計不具備智能通（tōng）信功能的情況；二（èr）是與4—20mA直流信號（hào）線連接，BT智能終（zhōng）端可（kě）以連接在從控製櫃到流量計信號線的（de）任何位（wèi）置（zhì），*大距離可達2km，隻要保證整個回路的（de）負（fù）載電阻在250—750Q之間，就可以可靠地通信。這種方式操作者（zhě）不必去（qù）現場，在控製室就可對流量（liàng）計進行設置和在（zài）線監測，是使用*多的一種方式。BT智能終端采用菜單式操作，可以（yǐ）**顯示和修改智能濃硫酸電磁流（liú）量計的（de）各種參數，其基本的（de）操作有流量計自檢、量（liàng）程調整、顯示方式設置、報警設置等。
2.3智能濃硫酸電磁流量計數據設定與組態
智能濃硫酸電（diàn）磁流（liú）量計是根據與流體流速相對（duì）應的微（wēi）小電動勢計算出體積流（liú）量並輸出4～20mA的信號。為保證獲得正確的信號，必須設定通（tōng）徑、流量（liàng）量程和儀表係數3個參（cān）數，這3個參數中，通（tōng）徑（jìng）和（hé）儀表係數早在儀表（biǎo）出廠前就設定好的，因此用（yòng）戶不能設定這兩個參（cān）數。用戶也可以在儀表出廠前將流量量程設定好，這種（zhǒng）設定隻有（yǒu）在用戶要求改變量程時才可進行重新設定。
3、電磁兼容性分析
智能濃硫酸電磁流（liú）量計的工作以電磁感應定律（lǜ）為（wéi）基礎（chǔ），產生的正比於（yú）被測流量的感應電動勢通常很小，*易受（shòu）到外界電磁幹擾，而它本身產生（shēng）的電磁幹擾很小，因此智能濃硫酸電磁流量計的電磁兼容性主要體現在它如何在惡劣的電磁環境下正常工作。在惡劣的（de）電磁環境下，電磁耦（ǒu）合靜電（diàn）感應是（shì）智能濃硫酸電磁流（liú）量計幹擾噪聲的主要來源；被測（cè）流體介質（zhì）特性產生的電化學幹擾噪（zào）聲是智能濃硫酸電磁流量計（jì）幹擾噪聲的*二來源；智（zhì）能濃硫酸（suān）電磁流量計供電電源的電（diàn）壓和頻率波動等電源幹擾噪聲是智能濃硫酸電磁流量計幹擾噪聲的*三來源。為滿足儀表（biǎo）的EMC要求（qiú），智能智能濃硫酸電磁流量（liàng）計分（fèn）別采用硬件和（hé）軟件（jiàn）抗幹擾技術（shù）?，以提高智（zhì）能濃硫酸（suān）電磁流量計抗幹（gàn）擾（rǎo）能力。
3.1工頻幹擾噪聲的（de）特點及智能濃硫酸電磁流量（liàng）計抗幹擾技術（shù）工頻幹擾噪聲*先是由智能濃硫酸電磁流量計（jì）勵磁（cí）繞組和（hé）流體、電*、放大器輸入回路的電磁耦合形成（chéng），其（qí）二是電磁流量汁工作現場的工頻共模幹擾，其三是供電電源引入的工頻串模（mó）幹擾等，其產生的物理機理（lǐ）均是電磁感（gǎn）應原理。
智能濃硫酸電磁流量計勵磁繞組和流體（tǐ）、電*、放大器輸入回路的（de）電（diàn）磁耦合產生的工頻幹擾對智（zhì）能濃硫（liú）酸電磁流量計工作（zuò）影響*大，而且在不同的勵（lì）磁技術下其表現的形態（tài）、特性不同，因而采取抗（kàng）幹擾措施也不同。在工頻正弦波勵磁磁場下，此種電磁耦合工頻幹擾噪聲表（biǎo）現形式為正交幹擾，又稱為變壓器（qì）電（diàn）勢，特點是幹擾噪聲幅值和工頻正弦（xián）波勵磁頻率成正比，相位滯後流量信號電勢90。，且（qiě）幅值較流量信號電勢大幾個（gè）數量級舊’。直流勵磁、低頻矩形波勵磁及雙頻矩形波勵磁技術（shù），可以基本消除正交幹（gàn）擾的影響。
工頻共模（mó）幹擾和工頻串模幹擾這兩種常見（jiàn）的幹（gàn）擾，主要是由於電磁屏（píng）蔽缺陷，分布電容耦合，智能濃硫酸電磁流量計（jì）接地不良等原因（yīn）而產生，智能濃硫酸電磁流量計采用（yòng）輸人保（bǎo）護技術、高（gāo）輸入阻抗、高共模抑製比自舉前（qián）置放大器技術（shù）以及重複接地技術等提（tí）高抗工頻幹擾的能（néng）力。ADMAGAE係列智（zhì）能濃硫酸電磁流量計配有接地環，其作用是通過與液體接觸，建立液（yè）體接地，確保基準電位與被測液體相同，並且保護流量計內襯。
3.2電化學幹擾噪聲的特點及智能濃硫酸電（diàn）磁流量計抗幹擾技術
3.2.1電（diàn）化（huà）學幹擾噪聲的特點
(1)電化學*化電勢幹擾（rǎo）是由於電*感（gǎn）生電動勢（shì）在兩**性不（bú）同（tóng）而導（dǎo）致（zhì）電解質在電*表麵*化產生。雖（suī）然（rán）采用正負交（jiāo）變（biàn）勵磁（cí）磁場能顯著（zhe）減弱*化（huà）電勢的數量級，但不能從根本上完全消除*化電勢幹擾。
(2)泥漿幹擾是在測量液固兩相導電性流體流（liú）量時，固體（tǐ）顆粒或者氣泡擦過電*表（biǎo）麵時（shí），電*表麵的接觸電化學（xué）電勢突（tū）然變化，電磁流量傳（chuán）感器輸出信號出現（xiàn）尖峰脈衝（chōng）狀幹擾噪（zào）聲。
(3)流體流（liú）動噪聲是在測量低導率液體(100IxS／cm以下)流量時，電*的電化學電勢定期波動，產生（shēng）隨（suí）流量增加而頻率增加的（de）隨機幹擾（rǎo）噪聲，具有類似（sì）泥漿幹擾的1／f頻譜特性。
3.2.2智（zhì）能濃硫酸電磁流量計抗電化（huà）學幹擾技（jì）術
智能濃硫酸電磁（cí）流（liú）量計在提（tí）高抗電化學（xué）幹擾能力方麵采取的措施主要是低頻矩形波勵磁和雙（shuāng）頻（pín）勵磁技（jì）術。低頻矩形波勵磁（cí）既具有直（zhí）流勵磁技術不產生渦（wō）流效應、變壓器效應(正交幹擾（rǎo）)的特點，又具有工頻正弦波勵磁基本不產生*化效應，便於放大（dà）信號處理，而能避（bì）免直流放大器（qì）零點漂移、噪聲、穩定性等問（wèn）題的產生，有較好的抗（kàng）幹擾性能。
低頻矩形波勵磁（cí）雖然（rán）具有（yǒu）優良的零點穩定性。但在測量泥漿、紙漿等含纖維和固體顆（kē）粒的液固兩相導電性流體流量時無法克（kè）服泥漿幹擾和流體噪聲幹擾（rǎo）。研究（jiū）分析表明，泥漿幹擾和流動噪聲具有1／f的頻（pín）譜特征。低頻時幅（fú）值大，高頻時幅值小，如果采用較高頻率的低（dī）頻矩形波勵磁則能大大降低泥漿幹擾的數量級。因此提（tí）高勵磁頻（pín）率（lǜ）有助於降（jiàng）低泥漿幹擾和流動（dòng）噪聲，提高傳感器輸出信號的信噪比。綜上所述，要保證智（zhì）能濃硫酸（suān）電磁流量計的零點穩定性，*好采（cǎi）用低頻矩形波（bō）勵磁；為了能較準確地測（cè）量液固兩（liǎng）相導電（diàn）性流體和低導電（diàn）率流體的流量，又必須（xū）采用較高頻率的矩形波勵磁。采用（yòng）圖1所示的雙頻矩形波勵磁的方法（fǎ）是*佳方案。
3.2.3雙頻（pín）矩形波勵磁工作及抗幹擾原理在智能濃硫（liú）酸電磁流量計測量管內（nèi）形成含有兩個頻率分量的電磁場：高頻勵磁分量不受液體幹擾的影響，而（ér）低頻（pín）勵磁分量則有著*好的（de）零點（diǎn）穩定性，根據高、低頻定時檢測到的各分量信號經過計算，便可得到流量信號（hào）。
雙頻矩形波勵磁測（cè）量原理如圖l所示，一個由高低頻分量迭加而成的電磁場通過勵磁線圈被施加到被測液體中，勵磁波形是在一個低頻（pín）矩形波上（shàng）迭加一個高於市電頻率的矩形波而得到的波形。在（zài）產生的電動勢中（zhōng），低頻分量通過一個大時（shí）間常數的積分電路獲得一個零點穩定性好的平穩流量信號。而由漿液或低電導率流體產生的（de）低頻噪聲可（kě）被不受噪（zào）聲影響的高頻采樣電路所抑製，有著同樣時間常數的（de）流量信號經（jīng）過一個差分電路以確定流速信號的變化，把這兩種不同頻率采樣所得的信號結合起來可獲得一個穩定流速信號，該信號（hào）不受噪聲幹擾，且有較高的零點穩（wěn）定性。

3.3電源幹擾噪聲特點及智能濃硫酸電磁流量計抗幹擾技術

智能濃硫酸電磁流量（liàng）計一般都采用工頻交流電源供電，其（qí）電源電壓的幅值和頻率的變化（huà）都會給智能濃硫酸電磁（cí）流量計帶來電源性幹擾噪聲（shēng）。對電源電壓的幅值變化，因采用多級集成穩壓，一般而言電源電壓（yā）的幅值變（biàn）化對電磁流量的測量精度影響不大。當（dāng）電源電壓的頻率波動時，雖然其波動範圍有限，但對智能濃硫酸電磁（cí）流量計（jì）測量精度影響較大。為（wéi）了解決工頻幹（gàn）擾問題，實現對流（liú）體流速感應電勢e柚信號的準確測量，需利用以下基本關係：①勵磁周期為工頻周期的整數（shù）倍，即勵磁頻率為50／nHz(n為偶（ǒu）數)；②正（zhèng）負勵（lì）磁下的同相位采樣。圖2是（shì）對應低頻矩形波勵磁形式下的典型電勢信號形式，按上（shàng）述關係在一個勵磁周期下，若假設t。和t：點為工頻幹擾的等效幹擾（rǎo）點，且采樣寬（kuān）度T=T1=T2，則e –ab的基本算式為：，

式(4)從理論上說明智能濃硫（liú）酸（suān）電磁流量（liàng）計的工頻幹擾有可克服的（de）途徑，即同步采樣技術，其方法是以同相位(t1=t2)、同寬（kuān）度采樣(T1=T2=T)為前提的，采樣頻率要（yào）選為工頻周期的整數倍。這樣即使混有幹擾信號，因其采樣時間為完（wán）整的工頻周期，其平（píng）均值（zhí）也為零，幹擾電壓不起作（zuò）用。
4、智能（néng）濃硫酸電磁流量（liàng）計選型
4.1智能濃硫（liú）酸電（diàn）磁流量計選型的一般原則H1
(1)被測介質是否為導電液體或漿液，由此決定是否選用智能濃硫（liú）酸電磁流量計；
(2)被測介質的電導（dǎo）率決定（dìng）智能（néng）濃硫酸電（diàn）磁流量計的類型——是高電導率還是低電導率；
(3)工藝要求的*大、*小和常用流量工藝管道的公稱通徑，決定（dìng）介質的流速是否處在較經（jīng）濟的流速點上，管道是否需要變徑，*後（hòu）確定流量計的口徑；1
(4)以工藝管道的布置情況，來確定采用一體型還是分體型流量計，以及流量計的防護等級（jí）等；
(5)根（gēn）據被測介質是否易結晶、結疤來選擇電*型式；
(6)根據被測介質的腐蝕性來選擇電*材料；
(7)被（bèi）測介質（zhì）的腐蝕性.磨損性（xìng）及溫度來決定采（cǎi）用何種襯裏材料；
(8)被測介質的*高工作壓力決定流量計的公稱（chēng）壓力；
(9)工藝管道（dào）的絕緣（yuán）性決（jué）定（dìng）接地環的型式。
4.2根據智能濃硫酸電磁流量計勵磁方式的的特點選型
(1)直流勵磁型
這（zhè）種智能濃硫酸電（diàn）磁（cí）流量計數量很（hěn）少，隻用於測量液態金屬流量，如常（cháng）溫下的汞和高溫下的液態鈉、鉀等。
(2)交流工頻勵磁型
較（jiào）早期（qī）的智能濃（nóng）硫酸電磁流量計用50Hz工頻市電勵磁，由於易受電磁幹擾和（hé）零點漂移（yí）等原因，現（xiàn）已逐（zhú）漸被低頻矩形勵磁所代（dài）替。但（dàn）在測量（liàng）泥漿、礦漿等液固兩相流時（shí），低頻矩形波勵磁方式不能克服固體擦過電*表麵（miàn）產生的尖峰噪聲，而工頻交流（liú）勵磁的儀表則不存在這一缺點（diǎn），所（suǒ）以國內外尚有一些智能濃硫酸電（diàn）磁流量計仍采用交流工頻勵磁方式。
(3)低頻矩形波勵磁型1.·
由於（yú）低（dī）頻矩形波勵磁（cí）方式功耗小，零點穩定性好，所以它是目（mù）前智能（néng）濃硫酸電磁流量計的主要勵磁方（fāng）式。其（qí）波形有“正一負”二（èr）值（zhí）和“正一（yī）零一負一零”三值兩種。有（yǒu）的智能濃硫酸電（diàn）磁流量計（jì）勵磁頻率可以由用戶設定，一般（bān）小口徑儀表用較高頻率，大口（kǒu）徑儀表（biǎo）用較低（dī）頻率。
(4)雙頻勵磁型
勵磁電流的波形是在低頻矩形波上疊加高頻矩形波，主要為克服二值矩形波勵磁存在的漿液噪聲和流動噪聲（shēng），提高儀表的穩定性和響應（yīng）特性，因此廣泛用於製漿造紙及汙水處理等行業。
5、結束（shù）語
通過上麵分析可（kě）知，智能（néng）濃（nóng）硫酸電磁流量計具有測量精度高、速度快（kuài）、使用方便，測量範圍廣、口（kǒu）徑寬等諸多優點，但同（tóng）時也存（cún）在（zài）著測（cè）量輸出信號易受工（gōng）頻（pín）電磁幹擾，流體（tǐ）電化學噪聲及（jí）電源頻率（lǜ）變化影響的缺點。不同勵磁方式的智能濃硫酸（suān）電（diàn）磁流量計具有不同的抗幹擾技（jì）術（shù）和應用範圍。正（zhèng）確了解各種勵磁技術的特點和不同智能濃硫酸電磁流量計的（de）技術原理是正確使用智能濃硫酸電磁流量計的前提。

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