分析福建蒸汽流量計的抗干擾措施及方法

分析福建蒸汽流量計的抗干擾措施及方法

廈門(mén)精川自動(dòng)化蒸汽流量計在眾多的流量檢測解決方案中，蒸汽流量計由于測量精度高分析蒸汽流量計的抗干擾措施分析蒸汽流量計的抗干擾措施，壓力損失小，安裝方便，不受被測介質(zhì)物理性質(zhì)的影響，信號便于遠傳等特點(diǎn)，應用技術(shù)日趨完善，尤其在大管徑和水、油等液體介質(zhì)的流量測量方面應用更加廣泛。濕度傳感器探頭,,不銹鋼電熱管PT100傳感器,,鑄鋁加熱器,加熱圈流體電磁閥
　　蒸汽流量計是基于流體動(dòng)力學(xué)中的卡門(mén)渦街原理制成的。在一定的雷諾數范圍內，流體的流速或體積流量和旋渦頻率成正比而與流體的物理性質(zhì)(壓力、溫度、密度等)無(wú)關(guān)，即：Q=kf
　　式中：Q為一體積流量;k為儀表常數;f為旋渦頻率。
　　根據上述測量原理，蒸汽流量計的一個(gè)特點(diǎn)就是易受電磁和機械振動(dòng)的干擾，由此造成在一些場(chǎng)合限制了蒸汽流量計的正常使用，這也是蒸汽流量計的工作條件。解決抗干擾問(wèn)題是擴展量程下限、改進(jìn)蒸汽流量計的有效途徑。
　　蒸汽流量計的工作條件：
　　蒸汽流量計的阻流體以壓電晶體檢測旋渦頻率，得壓電信號經(jīng)交流放大和觸發(fā)器，將旋渦頻率變成脈沖信號。脈沖信號送到二次儀表經(jīng)換算后顯示被測流量。其中，交流放大器的放大倍數K和觸發(fā)器的門(mén)限電壓可以調整，如圖1所示。
　　圖1中信號電壓為E、干擾信號折算到輸入端為V、門(mén)限電壓U折算到輸入端為u、交流放大倍數為K。因u=UK，故調整K或者U的效果是相同的。為了使門(mén)限電壓能阻止干擾信號以保證觸發(fā)器能輸出有效信號，必須使干擾信號V小于門(mén)限電壓u，而有效信號電壓E大于門(mén)限電壓u，即蒸汽流量計的工作條件是：E>u>V
　　干擾信號V的大小決定蒸汽流量計的量程下限。因此擴展蒸汽流量計的量程下限必須從降低干擾信號入手。調整交流放大倍數K只能對輸出信號加強，而量程下限并不能得到擴展。
　　蒸汽流量計的抗干擾措施
　　蒸汽流量計的干擾信號主要有電磁干擾和機械振動(dòng)干擾兩種，如何解決這兩種抗干擾問(wèn)題就成為改進(jìn)蒸汽流量計的關(guān)鍵。蒸汽流量計通常采用金屬外殼，外殼的屏蔽效應可以防止電場(chǎng)和射頻干擾;對于磁場(chǎng)的干擾，可以在內部電路設計中通過(guò)優(yōu)選非磁性元件、印刷電路板合理布線(xiàn)等辦法解決，隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展和制造工藝的完善也不成問(wèn)題。因此抗電磁干擾主要是抗地線(xiàn)電流干擾。
　　蒸汽流量計的壓電晶體裝在阻流體結構上，壓電晶體的一端接外殼，故信號前置放大器必然接地。蒸汽流量計的輸出信號送到二次儀表，而信號放大所需的直流電源又由二次儀表提供。壓電晶體的地線(xiàn)與二次儀表的地線(xiàn)之間極可能存在跨步電壓形成電流。這個(gè)電流在信號放大器的地線(xiàn)中流過(guò)就會(huì )有壓降，這個(gè)壓降與有效信號迭加在一起，無(wú)法分離，就是地線(xiàn)電流干擾。
　　地線(xiàn)電流干擾的解決措施是減小或消除了地線(xiàn)電流，zui*的辦法是把二次儀表來(lái)的直流電源隔離。即將直流電源經(jīng)變壓器隔離后再整流成直流供給蒸汽流量計，使二次儀表的地線(xiàn)與壓電晶體的地線(xiàn)之間無(wú)任何電氣連接。同時(shí)有效測量信號經(jīng)前置放大后變成脈沖信號，經(jīng)脈沖變壓器輸出至二次儀表，根本上消除地線(xiàn)電流的影響，是一種極其有效的抗干擾措施。然而變壓器隔離的辦法成本相對較高，體積又大，制造工藝上不容易實(shí)現，大大降低了實(shí)用性。光隔離限流抗干擾措施，能有效減少地線(xiàn)電流的干擾。原理如圖2所示。
　　圖中，a是壓電晶體的接地點(diǎn)，b是二次儀表的接地點(diǎn)。在地線(xiàn)回路中接入電阻r，于是a、b兩點(diǎn)間的地線(xiàn)電流被電阻r限制，a、b兩點(diǎn)間的電壓降在電阻r兩端。電阻r兩端的電壓降反映到電源正線(xiàn)上則被三端穩壓器R阻擋，前置放大器地線(xiàn)回路的電阻比電阻r小很多，由于電阻r的分壓作用，渦街流量計的前置放大器地線(xiàn)中只有很小的地線(xiàn)電流。壓電晶體的有效信號經(jīng)放大后，由光隔離器件隔離輸出，采用這種辦法地線(xiàn)電流的干擾至少可以降低一個(gè)數量級?？梢钥闯?，使用光隔離限流抗干擾時(shí)為了使電源電壓有足夠的余量以阻擋跨步電壓，信號放大器的地線(xiàn)與壓電晶體的地線(xiàn)之間必須很好連接，才能保證前置放大器地線(xiàn)回路電阻極小。同時(shí)直流電源電壓的選擇應符合下式：
　　V1-V2-VR=V2f
　　式中：V1為電源電壓;V2為放大器用的電壓;VR為三端穩壓器的zui低電壓;V2f為電阻r兩端交流電壓雙峰值。
　　機械振動(dòng)對蒸汽流量計的干擾更為普遍，抗機械振動(dòng)干擾的措施還要從蒸汽流量計的基本原理人手。蒸汽流量計的敏感元件即壓電晶體，封裝在阻流體或稱(chēng)旋渦發(fā)生體內，流體流經(jīng)阻流體時(shí)，阻流體兩側交替產(chǎn)生旋渦，旋渦的脈動(dòng)壓力作用于壓電晶體，使其產(chǎn)生與旋渦頻率或測量流量對應的信號電壓，經(jīng)放大、觸發(fā)等信號處理后轉換成脈沖信號輸出。同時(shí)，管道的機械振動(dòng)也同樣作用于壓電晶體，使其產(chǎn)生對應于振動(dòng)頻率的信號，這個(gè)振動(dòng)干擾信號與流量測量有效信號無(wú)法分開(kāi)。只有當有效信號幅值超過(guò)干擾信號幅值時(shí)，才能由門(mén)限取出有效信號。機械振動(dòng)干擾信號的zui大幅值就成為被測流量的信號幅值下限，即量程下限。
　　為了使蒸汽流量計盡可能測量低流速、小流量，必須提高信噪比，即盡量提高有效流量信號的幅值而降低機械振動(dòng)干擾信號的幅值。改進(jìn)阻流體的結構形狀，使傳感器能更好地接收旋渦的脈動(dòng)壓力，可使有效信號幅值提高。但更有效的辦法是在旋渦發(fā)生體的兩側封裝對應的兩塊壓電晶體，即采用差動(dòng)壓電傳感器和差動(dòng)放大電路(見(jiàn)圖3)。由于機械振動(dòng)對2塊壓電晶體的作用力是一致的，而流體旋渦在阻流體兩側是交替產(chǎn)生的，通過(guò)差動(dòng)放大后，2塊壓電晶體相同的機械振動(dòng)信號相互抵消削減，2塊壓電晶體相反的流量信號相加后增強。于是，大大降低了機械振動(dòng)信號的干擾。

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