摘要:電磁(cí)流量計在我(wo)國工業、制造(zào)業及其他行(háng)業的應用十(shi)分廣泛，在液(ye)體流量測量(liang)方面起到了(le)不可替代的(de)重要作用。由(yóu)于流量計測(ce)量的正确程(chéng)度直接影響(xiang)到了生産質(zhì)量，測量🈲誤差(chà)可能會對生(shēng)産過程造成(cheng)巨大的經👄濟(jì)損失，因此，通(tong)過研㊙️究電磁(cí)流量計精度(du)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(yǒu)十分重要的(de)意🛀義。
　　随着我(wǒ)國科學技術(shù)和經濟的不(bú)斷發展與進(jìn)步，電磁📞流量(liàng)計在我國的(de)工業、技術檢(jian)測和管理等(deng)很多領域得(dé)到了廣泛的(de)使用，電磁流(liu)量計具有良(liang)好的耐腐蝕(shí)性，并具⭐備可(ke)靠性高、适應(yīng)性強📱的特點(diǎn)。近年來，各個(gè)領域在不斷(duàn)探索新技術(shu)的同時，對電(dian)磁流♍量計的(de)正确程度和(he)穩定性也提(tí)出了⭐更高的(de)要求。能夠影(ying)響電磁流量(liang)計精度的因(yīn)素有很多，但(dan)隻要明确了(le)主要的幹💘擾(rǎo)因素，就能夠(gòu)有針對性地(dì)利用♋軟🚩硬件(jiàn)技術來降低(dī)幹擾因素對(dui)測量精度的(de)影響，有效提(ti)升💛電磁流量(liàng)計工作的可(ke)靠性。
1基本原(yuan)理介紹
　　電磁(ci)流量計是以(yi)法拉第電磁(cí)感應定律爲(wèi)理論基礎而(ér)制造的🍉一種(zhong)流量計。電磁(ci)流量計在工(gong)作時由磁路(lù)系統産生直(zhí)流或交流磁(ci)場，用以提供(gong)測量所需的(de)磁場環境，當(dāng)被測液體在(zài)導管中通過(guò)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(gěi)轉換器。轉換(huàn)⛹🏻‍♀️器将獲取的(de)各種不同的(de)流量信号進(jìn)行分析、對比(bi)和放大，最終(zhong)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(chu)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(jì)錄，其基礎工(gōng)作流程如📱圖(tu)1所示。

2電磁流(liú)量計精度影(ying)響因素分析(xi)
　　電磁流量計(jì)的幹擾信号(hao)有很多，這些(xie)幹擾信号會(hui)📱和實際的流(liú)💛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(tí)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(jin)行分析與總(zǒng)結，以便有針(zhēn)對性地采取(qǔ)抗幹擾措施(shī)，電磁流量計(ji)的常見影響(xiǎng)因素如下。
2.1正(zhèng)交幹擾
　　電磁(cí)流量計的磁(cí)路系統包含(hán)有兩個勵磁(ci)線圈，而導管(guǎn)内的🔞液體與(yǔ)傳感器電極(jí)及轉換器結(jie)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(huí)路相平行，但(dan)是由于裝配(pèi)過程中的誤(wu)差，導㊙️緻磁力(lì)線不可能完(wan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻全平行于這(zhe)一閉合回路(lu)，出現部♈分磁(ci)力線成🈲一定(ding)角度穿過回(huí)路的現象，這(zhè)引起了即使(shǐ)沒有液體流(liú)🈲動的情況下(xia)，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(zhōng)的電流發生(sheng)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(diàn)壓，當磁場📐再(zai)次發生變化(huà)✔️時，傳感器的(de)電磁回路又(yòu)會再次産生(sheng)相反的❓感應(yīng)電壓。由于磁(cí)力線圈磁場(chǎng)的變化總是(shi)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(tài)，因此，所引起(qi)的電極反向(xiang)感應電壓也(yě)具有相似的(de)特質，說明正(zhèng)交幹擾的産(chan)生隻與磁力(lì)線圈的磁場(chang)變化有關，與(yu)實際被測的(de)液體流⭕量無(wu)關。因此，磁力(li)線圈的勵磁(ci)頻率是正交(jiāo)幹擾強弱的(de)主要影響❄️因(yīn)素。
2.2同相幹擾(rǎo)
　　在電磁流量(liàng)傳感器中，部(bù)分主磁通會(hui)在流體内部(bù)形成正交🥵幹(gàn)擾的閉合渦(wo)電流，由于交(jiao)變電流的産(chǎn)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(chan)生，同時因二(er)次磁通的影(ying)響，又會引起(qi)與二次磁通(tōng)正交相連的(de)渦電流産生(shēng)，這㊙️就是同向(xiang)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(gong)示可知，同相(xiang)幹擾與流量(liàng)信号相位相(xiang)同✔️，大小與流(liu)量無☂️關，因此(cǐ)很難将同向(xiang)幹擾産生的(de)信号👅與流量(liàng)信号進行分(fen)離，隻能通🏃🏻過(guo)減少磁路⭐系(xi)統的勵磁頻(pín)率來降低同(tong)向🙇🏻幹擾信号(hào)的影響。
er=ω2Bmsinωt=(2πf)2Bmsinωt
式中(zhong):er爲同相幹擾(rao)電壓;f爲爲勵(li)磁頻率;ω和t爲(wèi)常量
2.3串模幹(gàn)擾與共模幹(gan)擾
　　串模幹擾(rǎo)是在單端信(xìn)号輸入的同(tong)時，還有多種(zhǒng)幹擾信号🧡與(yǔ)♉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(da)，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(qiang)的交變磁場(chang)，從而會引起(qi)串模🌈幹擾的(de)形💰成。爲了降(jiang)低⚽串模幹擾(rǎo)産💚生的影響(xiǎng)，現階段的流(liu)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(qi)的兩個電極(ji)⛱️作爲放大器(qi)的輸🔞入端，這(zhe)就很好的🤞抑(yi)制了幅度相(xiàng)等和🚩極性相(xiàng)同💯的串模幹(gan)擾。共模幹擾(rao)主要是由于(yú)靜電幹擾引(yǐn)起的，一般情(qing)況下，共模幹(gan)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(chēng)問題時，共模(mó)幹擾就會轉(zhuǎn)變爲串模幹(gan)擾來影響最(zuì)終♻️的測量結(jié)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(yè)體與電極和(he)接液部件接(jie)觸過程中，電(diàn)解質中的正(zheng)負離子會分(fèn)别作定向運(yùn)動，這會使被(bei)測液體🈲在電(dian)極和接液部(bu)件之間形成(cheng)電位差，通常(cháng)将這種現象(xiàng)稱爲極化現(xiàn)象。如圖✏️3所示(shì)，理論上來說(shuō)，兩電極A和B對(dui)接液部件的(de)電位e1、e2大小相(xiang)等、方向相反(fǎn)，此💘時兩電極(jí)的電位差等(deng)于零。但是，若(ruo)兩電極的材(cái)質或表面狀(zhuang)态存❌在差異(yi)，此時A、B電極之(zhī)間的電位差(chà)就不爲零，這(zhe)就形成了極(jí)化電壓，極化(hua)電壓與共模(mo)狀态的電壓(yā)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(ze)會對差動放(fàng)大器的輸入(rù)端造成較大(da)影💘響，導緻信(xin)号無法放大(da)或😍流量信号(hao)的輸出波動(dòng)過大，從而降(jiang)低了電磁流(liu)量計的⛱️測量(liàng)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(jīng)度的幹擾因(yīn)素很多，且電(dian)磁流💔量☂️計的(de)工作條件通(tōng)常也比較惡(è)劣，電磁流量(liàng)計的測量準(zhun)确程度除受(shou)到系統内部(bù)産生的信号(hào)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(liàng)計測量的誤(wù)差，會給生産(chǎn)帶來重大的(de)🥵經濟損失。因(yin)此，提升流量(liàng)計的可靠性(xìng)與測量精度(du)，減少幹擾對(dui)♊測🐉量值的影(yǐng)響程👄度，是電(dian)磁流量計發(fā)展必須要做(zuò)的工作。
3.1硬件(jiàn)抗幹擾技術(shù)
(1)電源端所産(chǎn)生的幹擾是(shì)電子産品較(jiao)爲常見的精(jing)度幹♈擾因素(sù)，由于這種幹(gàn)擾無法完全(quan)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(jì)工作中常采(cǎi)用在交流進(jin)線端串接入(ru)低通LC濾波器(qi)的方式來實(shí)現，這種方法(fa)在實🥵際的工(gong)作中産生了(le)顯著地效果(guo)。
(2)傳輸電纜所(suo)産生的雜散(san)電磁場會通(tōng)過感應和輻(fú)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(rǎo)功能。對于環(huan)境更爲惡劣(liè)的♊情況，爲提(tí)高抗幹擾能(neng)力，可采用光(guāng)😘電隔離方式(shì)将系統控制(zhì)部分與I/O口部(bù)分分開，并采(cai)用雙電源供(gong)電來降低幹(gàn)擾産生的精(jing)🧡度影響。
(3)除了(le)有針對性的(de)抵抗幹擾之(zhī)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(li)。例如:選擇和(he)使用抗幹㊙️擾(rǎo)能力強🈲的單(dān)片機;使用硬(yìng)件看門♉狗電(dian)路👅;使用電壓(ya)檢測電路;盡(jin)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(guān)鍵位置插入(rù)部分單字節(jiē)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(fa)稱之爲指令(lìng)冗餘。指令冗(rǒng)餘的主要方(fāng)法包括以下(xià)👨‍❤️‍👨兩點:一是在(zai)雙☀️字節指令(ling)和3字節指令(lìng)之後插入👄兩(liǎng)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(he)某些對系統(tǒng)工作狀态有(yǒu)重要作用的(de)指令的後面(mian)，可重複寫上(shang)這些指令，以(yi)确保這些指(zhi)令的正确執(zhi)行。
(2)若“跑飛”程(cheng)序進入非程(cheng)序區或者表(biǎo)格區時，指令(ling)冗餘則無🌍法(fa)起到抗幹擾(rǎo)的目的，此時(shi)可采用設置(zhi)軟件陷🌈阱對(dui)“跑飛”程序進(jìn)行🌈攔截，軟件(jiàn)陷阱能将“跑(pao)飛”程序引⭕向(xiang)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(xu)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(bìng)采用相🐕應的(de)方式🐅使程🌈序(xu)複位，保證程(chéng)序的正常運(yun)行。
4結語
　　總之(zhī)，在保證電磁(ci)流量計基本(běn)使用功能的(de)前提下，通㊙️過(guò)對😄現階🌈段技(ji)術的影響因(yin)素進行分析(xī)，就能夠有針(zhēn)對性地降低(di)幹擾對測量(liàng)結果産生的(de)影響，從而保(bǎo)證電磁流量(liang)計工作過程(chéng)的可靠性，避(bì)免因測量不(bu)準确而導緻(zhì)的經濟損失(shi)和事故發生(sheng)。

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