干扰进入电磁流量计的渠道主要有三个:空间耦合(电磁感应)、传输通道、配电系统。一般情况下,空间耦合导致的干扰在强度上远远小于从另外两个渠道窜入的干扰,而空间感应形式的干扰有可以采用良好的“屏蔽”和正确的“接地”加以解决,所以抗干扰措施主要是尽力切断来自传输通道和配电系统的干扰,并抑制已经进入仪表的干扰作用。按干扰进入仪表的方式可分为:串模干扰,共模干扰,数字电路干扰以及电源、接地系统的干扰。
1. 串模干扰
串模干扰是指干扰电压与有效信号串联叠加后作用在仪表上的干扰。串模干扰主要来自于高压输电线路,与信号线平行铺设的输电线以及大电流控制线产生的空间电磁场。
电磁流量计传感器和变送器可能分体安装,由传感器来的信号可能长达几米甚至数十米,此时干扰源通过电磁耦合和静电耦合在信号线上的感应电压数值相当可观。一路电线与信号线平行铺设,信号线上的电磁感应电压和静电耦合电压分别可达到毫伏级,然而来传感器的有效信号电压的动态范围也仅有几十毫伏。
由此可知:由于测量控制系统的信号线长,通过电磁和静电耦合的感应电压有可能达到与被测有效电压相同的数量级,甚至大于后者;同时,对被测量控制系统而言,由于采样时间短,工频的感应电压相当于缓慢变化的噪声,这种干扰信号与有效的直流信号一同被采样和放大,造成有效信号失真。
2.共模干扰
共模干扰是指输入通道两个输入端上共有的干扰电压。这种干扰可以是直流电压,也可以是交流电压,其幅值可以达到几毫伏甚至更高,取决于现场产生的环境条件和仪表的接地情况。
在此流量测量系统中,由于变送器和传感器是分散在仪表的不同地方,因此,被测信号Vs的参考接地点和变送器输入信号的参考接地点之间存在电位差Vcm,如图所示。显然,Vcm是共模干扰电压。
3.数字电路的干扰
与模拟电路的电容,电感相比,数字电路中更关心互容和互感。当存在两个电路时,就会有互容,一个电路的电压产生电场,该电场会影响第二个电场,两个电路互相影响,其影响的系数随着距离的增加而迅速减小。两个电路之间的互容可以简单看成从电路A到电路B的一个寄生电容连接,电路A通过互容将电流注入到电路B中,从而引起电路B中的电压变化。对于数字电路,当噪声电压大于噪声容限时,电路输出状态就会发生错误。
当存在两个电流回路时,一个回路的电流产生磁场,而该磁场会影响第二个回路,两个回路之间的相互作用的系数称之它们的互感。两个电路的互感耦合相当于一个连接在两电路间的微小变压器。一个回路中电流的快速变化会导致另一回路上产生一个相当大的电压,与此也会导致数字电路的逻辑错误。
4.电源系统的干扰
电源系统是为信号提供稳定的电压参考,并为电磁流量计系统中的设备分配电源。电源系统中的干扰主要有几种:
数字电路中由于地线的阻抗引起的参考电压变化。
容性负载造成电源电压瞬时波动。
共用一个电源的附近设备接通或断开时产生干扰。 |