摘要:電磁(ci)流量計在我(wo)國工業、制造(zao)業及其他行(hang)業的應用十(shi)分廣泛，在液(yè)體流量測量(liàng)方面起到了(le)不可替代的(de)重要作用。由(you)于流量計測(cè)量的正确程(cheng)度直接影響(xiang)到了🌈生産質(zhi)量，測量誤差(cha)可能會對生(sheng)産過程造成(cheng)巨大的經濟(ji)損失，因此，通(tong)過研究電磁(cí)流💞量計精度(dù)的影響因素(su)，分析提升測(ce)量精度的方(fāng)法和測量過(guò)程中的抗幹(gan)擾能力具有(you)十分重要💜的(de)意義。
　　随着我(wo)國科學技術(shu)和經濟的不(bu)斷發展與進(jìn)步，電磁流量(liang)計🔞在我國的(de)工業、技術檢(jian)測和管理等(děng)很多領域得(dé)到了廣泛的(de)使用🐉，電磁流(liú)量計具有良(liáng)好的耐腐蝕(shi)性，并具㊙️備可(kě)靠性高、适💋應(yīng)性強的特點(dian)。近年來，各個(gè)領域在不斷(duàn)探索新技術(shù)的同時，對電(dian)磁流量計的(de)正确程度和(hé)穩定性也提(tí)出了🌈更高的(de)要求。能夠影(yǐng)響電磁流量(liàng)計精度的因(yin)素有很多，但(dàn)隻要明确了(le)主要的幹❌擾(rǎo)因素，就能夠(gou)有針對性地(di)利用軟硬件(jian)技術來降低(dī)♍幹擾因素對(dui)測量㊙️精度的(de)影響，有效提(tí)升電磁流量(liang)計工作的可(kě)靠性。
1基本原(yuán)理介紹
　　電磁(ci)流量計是以(yi)法拉第電磁(ci)感應定律爲(wèi)理論基礎而(er)制造的一種(zhǒng)流量計。電磁(cí)流量計在工(gong)作時由磁路(lù)系統産生直(zhi)流或交流磁(cí)場，用以提供(gong)測量所需的(de)磁🔅場環境📐，當(dang)被測液體在(zài)導管中通過(guo)磁場區域時(shi)，會做切割磁(cí)力線運動，此(cǐ)時就可以通(tōng)過電極傳感(gǎn)器将導管内(nei)的流量轉換(huàn)成爲感✌️應電(dian)勢信号，并将(jiāng)信号傳遞給(gei)轉換器。轉換(huan)🔞器将獲取的(de)各種不✨同的(de)流量信号進(jin)👈行分析🍓、對比(bǐ)和放大，最終(zhōng)轉換成爲标(biāo)準的信号輸(shu)出☔給積算儀(yí)，積算儀👉通過(guò)對信号的處(chù)理，将測得的(de)流量在儀表(biao)上顯示，并對(dui)測量結果進(jìn)行一定的記(ji)錄，其基礎工(gong)作流程如圖(tú)1所示。

2電磁流(liú)量計精度影(yǐng)響因素分析(xi)
　　電磁流量計(ji)的幹擾信号(hao)有很多，這些(xiē)幹擾信号會(hui)和實🔞際的流(liu)量信号相混(hùn)合，産生一種(zhong)十分複雜的(de)數據處理情(qíng)況。因此，要提(ti)❤️高電磁流量(liàng)計對液體的(de)測量精🔞度，就(jiu)必🚶須對這些(xiē)幹擾信号産(chan)生的原因進(jìn)行分析與總(zǒng)結，以便有針(zhen)對性地采取(qu)抗幹擾措施(shi)💰，電磁流量計(ji)💜的常見影響(xiang)因素如下。
2.1正(zhèng)交幹擾
　　電磁(ci)流量計的磁(ci)路系統包含(hán)有兩個勵磁(cí)線圈，而導管(guan)内的液✉️體與(yǔ)傳感器電極(jí)及轉換器結(jié)構組成了一(yī)個閉🤞合的回(huí)路，如圖2所示(shì)。理論情況下(xià)，磁力線(圖中(zhong)B)應與閉合♍回(hui)路相平行，但(dan)是由于裝配(pèi)過程中的誤(wu)差，導緻磁力(li)線不可能完(wán)🏒全平行于這(zhè)一閉合👣回路(lù)，出現部分磁(cí)力線成一定(dìng)角度穿過回(hui)路的現🌍象，這(zhe)引起了即使(shǐ)沒有液體流(liu)動的情況下(xià)，傳感器的電(dian)極上也會産(chǎn)生感應🈚電動(dòng)勢，就形成了(le)正交幹擾👈的(de)基本形式。
　　當(dang)磁力線圈中(zhong)的電流發生(shēng)變化時，由于(yu)傳感器電💃🏻極(ji)的作用，在磁(cí)場發生轉變(bian)的過程中，兩(liǎng)個電極所形(xing)成的閉💁合回(huí)路會産生相(xiàng)反的感應電(dian)壓，當磁場再(zài)次發🏒生變化(huà)時，傳感器的(de)電磁回路又(you)會再次産生(sheng)相反的🌈感應(yīng)電壓。由于磁(cí)力線圈磁場(chang)♊的變化總是(shì)由一個穩定(dìng)狀态向另一(yī)個穩定狀态(tai)進行轉變，再(zài)由此狀态轉(zhuǎn)變爲原狀态(tai)，因此，所引起(qǐ)的電極反向(xiàng)感應電壓也(ye)具有相似的(de)特質，說明正(zhèng)交幹擾的💜産(chan)生隻與磁力(li)線圈☎️的磁場(chǎng)變化有關💰，與(yǔ)實際被測的(de)液體流⛱️量無(wú)關。因此，磁力(li)線圈的勵磁(ci)頻率是正👉交(jiao)幹擾強弱的(de)主🐇要影響因(yin)素。
2.2同相幹擾(rao)
　　在電磁流量(liang)傳感器中，部(bu)分主磁通會(huì)在流體内部(bù)🈲形🐕成💔正🎯交幹(gàn)擾的閉合渦(wō)電流，由于交(jiao)變電流的産(chan)生會導緻出(chu)現交變磁場(chang)，而引起與之(zhi)正交相連的(de)⁉️二次磁通産(chǎn)生，同時因二(er)次磁通的影(ying)響，又會引起(qǐ)與二次磁🤩通(tōng)正交相💞連的(de)渦電流産生(shēng)，這😘就是同向(xiàng)🈲幹擾産生的(de)主要原因。
　　下(xia)式是由正交(jiao)幹擾公式經(jing)過微分得到(dào)的同向幹擾(rǎo)公式，通過公(gōng)示可知，同相(xiang)幹擾與流量(liàng)信号相位🈲相(xiàng)同，大小與流(liú)量無關，因此(cǐ)很難将同向(xiàng)幹擾産生的(de)信号與流量(liang)信号進行分(fèn)離⭐，隻能通過(guo)減少磁路系(xì)統的勵🛀🏻磁頻(pin)率來降低同(tóng)向幹擾信号(hào)的影響。
er=ω2Bmsinωt=(2πf)2Bmsinωt
式中(zhōng):er爲同相幹擾(rao)電壓;f爲爲勵(lì)磁頻率;ω和t爲(wèi)常量
2.3串模幹(gan)擾與共模幹(gan)擾
　　串模幹擾(rao)是在單端信(xìn)号輸入的同(tóng)時，還有多種(zhong)幹擾信💯号與(yu)其⛷️疊加在一(yī)起成爲前置(zhi)放大器的輸(shu)入🛀信号。若幹(gàn)擾信号過大(dà)，容🙇‍♀️易導緻放(fàng)大器飽和而(ér)無法正常🌈工(gōng)作。當設備存(cun)在漏磁問題(ti)時，也會在周(zhōu)圍形成很強(qiáng)的交變磁場(chang)，從而會引起(qǐ)串模幹擾的(de)形成。爲了降(jiàng)低串模幹擾(rǎo)産🌈生的影響(xiǎng)，現階段的流(liú)量傳感器通(tong)常将“零阻值(zhi)”的被測流體(tǐ)作爲轉換放(fang)大✨器的接地(dì)端，而傳感器(qì)的兩個電極(jí)作爲放大器(qi)的輸入端，這(zhe)就很好的抑(yì)制了幅度相(xiàng)等和極性相(xiàng)同的串模幹(gàn)擾。共模幹擾(rǎo)主要是由于(yú)靜電幹擾引(yǐn)起的，一般情(qíng)況下，共模幹(gàn)擾不會直接(jie)影響測量的(de)結果，但是若(ruo)轉換放大器(qì)的輸♌入參數(shù)存在不對稱(cheng)問題時，共模(mo)幹擾就會轉(zhuǎn)變🔱爲串模幹(gàn)擾來影響最(zuì)終的測量結(jie)果，将電解質(zhì)與金屬材料(liào)圈和💃🏻電極進(jin)行💘屏蔽能夠(gòu)有效地降低(dī)共模幹擾的(de)影響。
2.4直流幹(gàn)擾
　　在被測液(ye)體與電極和(hé)接液部件接(jiē)觸過程中，電(diàn)解質中🔅的正(zhèng)負離子會分(fen)别作定向運(yùn)動，這會使被(bei)測液體在電(diàn)極和接液部(bù)件之間形成(cheng)電位差，通常(cháng)将這種現象(xiàng)稱爲極化現(xian)象。如圖3所示(shì)，理論上來說(shuo)，兩電極A和B對(dui)接液部件的(de)電位e1、e2大🈚小相(xiàng)等、方🐉向相反(fan)，此😘時兩電極(ji)的電位差等(děng)于零。但是，若(ruo)兩電極的材(cai)質✉️或表面狀(zhuang)态存‼️在差異(yì)，此時A、B電極之(zhī)間的電位差(cha)就不爲零，這(zhe)就形成了極(jí)化電壓，極化(huà)電壓與共模(mó)狀态🌍的電壓(ya)e3一起疊加在(zai)流量信号中(zhōng)，被🈲輸入轉換(huan)器的差動放(fang)大器。當極化(hua)🔅電壓過💃🏻大，則(zé)會對差動放(fang)大器的輸入(ru)端造成較大(dà)影響，導緻信(xin)号無🤟法放大(da)或💞流量信号(hao)的輸出波動(dong)過大🚶，從而降(jiang)低了電磁流(liú)量💃🏻計的測量(liang)精度。

3電(diàn)磁流量計的(de)抗幹擾方式(shi)
　　由于電磁流(liu)量計測量精(jing)度的幹擾因(yin)素很多，且電(dian)磁流量計的(de)工作條件通(tong)常也比較惡(è)劣，電磁流量(liang)計的測量準(zhǔn)确程度除受(shòu)⁉️到系統内部(bù)産生的信号(hao)⛷️幹擾外🌍，還會(huì)不可避免的(de)受到多種環(huán)境因素的影(yǐng)響，電磁流量(liang)計測量🔆的誤(wù)差，會🈲給生産(chan)帶來重大的(de)經濟損失。因(yīn)此，提升流量(liàng)計的可靠性(xing)與測量精度(du)，減少幹擾對(dui)測量值的影(ying)響程度，是電(diàn)磁流量計發(fa)展必須要做(zuò)的工作。
3.1硬件(jiàn)抗幹擾技術(shu)
(1)電源端所産(chǎn)生的幹擾是(shi)電子産品較(jiào)爲常見的精(jīng)度💞幹擾因素(sù)，由于這種幹(gan)擾無法完全(quán)被去除，隻能(néng)通過減小幹(gan)擾脈沖的幅(fú)度來降低其(qi)影響。在實際(ji)工作中常采(cai)用🔴在交流進(jin)線端串接入(ru)低通LC濾波器(qì)的方式來實(shi)現，這種方法(fǎ)在實際的工(gōng)作中産生了(le)💚顯著地效果(guǒ)。
(2)傳輸電纜所(suǒ)産生的雜散(sàn)電磁場會通(tong)過感應和輻(fu)射的方式進(jin)入信道而産(chan)生幹擾，利用(yòng)雙芯屏蔽電(dian)纜能夠實現(xiàn)較長線路傳(chuán)輸的抗幹擾(rao)功能。對于環(huán)🥵境更爲惡劣(liè)的情況，爲提(ti)高抗🛀幹擾能(néng)力，可采用光(guāng)☂️電隔離方🎯式(shì)将系統控制(zhi)部分與I/O口部(bù)分分開，并采(cǎi)用雙電源供(gòng)電來降低幹(gàn)😄擾産生的精(jīng)度影響。
(3)除了(le)有針對性的(de)抵抗幹擾之(zhi)外，還可以采(cǎi)取增加硬🆚件(jiàn)的方式提升(sheng)系統的整體(ti)抗幹擾能力(lì)。例如:選擇和(hé)使用抗幹擾(rǎo)能力強的單(dan)片機;使用硬(yìng)件看門狗電(diàn)路;使用電壓(ya)檢測電路;盡(jìn)可能使用單(dan)片機的内部(bu)程序👨‍❤️‍👨存儲器(qi)和😘内部數據(jù)存儲器等。
3.2軟(ruǎn)件抗幹擾技(jì)術
(1)通過在系(xì)統程序的關(guan)鍵位置插入(ru)部分單字節(jie)指令或将單(dan)字節指令進(jìn)行重寫，從而(er)達到恢複“跑(pǎo)飛”程序的目(mù)的，這種方法(fǎ)稱之爲指令(ling)冗餘。指令冗(rǒng)餘的主要方(fāng)法包括以下(xia)兩點:一是在(zai)雙字節指令(lìng)和☁️3字節指令(ling)之後插入⛱️兩(liang)個單字節NOP指(zhǐ)令，以保證其(qí)後💔的指令不(bú)被拆散。二是(shi)對于程序流(liú)向起決定作(zuo)用的指令和(hé)某些對系統(tǒng)工作狀态有(yǒu)重要作用的(de)指令的後面(miàn)，可重複☀️寫上(shang)這些指令，以(yǐ)确保這些指(zhǐ)令的正确執(zhi)行。
(2)若“跑飛”程(chéng)序進入非程(chéng)序區或者表(biao)格區時，指令(lìng)冗餘則無法(fǎ)起到抗幹擾(rao)的目的，此時(shí)可采用設置(zhì)軟件陷阱對(duì)❤️“跑飛✂️”程序進(jìn)行🔞攔截，軟件(jian)陷阱能将“跑(pǎo)飛”程序引🚩向(xiàng)某一🐪位置，再(zài)通過編制的(de)程序對“跑飛(fēi)”程序進行恢(huī)複。
(3)某些程序(xù)被幹擾後容(róng)易陷入死循(xún)環模式，通過(guo)程🈲序🥰監視技(ji)✉️術，能夠及時(shí)發現運行超(chao)時的程序，并(bing)采用相應的(de)方式使程序(xu)複位，保證程(chéng)序的正常運(yùn)行。
4結語
　　總之(zhi)，在保證電磁(ci)流量計基本(ben)使用功能的(de)前提下🈲，通過(guo)對現階段技(ji)術的影響因(yin)素進行分析(xī)，就能夠✌️有針(zhen)🐇對性地降低(dī)幹擾對㊙️測量(liang)結果産生的(de)影響，從而保(bao)證電磁流⭐量(liàng)計工作過程(cheng)的可靠性，避(bi)免因測🌈量不(bú)準确而導緻(zhi)的經濟損失(shi)和事故發生(shēng)。

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