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电磁流量计信号处理方法的改良
点击次数:601 发布时间:2017-06-07

  电磁流量计通过采集一段时间内的电信号来达到测量流量的目的,这样在测量过程中不可避免地会掺杂各种干扰信号,因此对信号的检测处理方式的改良就显得尤为重要。
1.普通电磁流量计信号处理
信号的检测处理实际上就是对信号进行放大、采集与干扰抑制。信号方面的研究主要集中在干扰的抑制上。电磁流量计的干扰主要包括极化电压的干扰、工频干扰、电化学干扰、流体碰撞干扰、微分干扰、零点漂移等。除此以外,部分研究发现流体的不对称流动。电极和励磁线圈的不对称也会产生相应的测量误差。国内许多机构在这些方面作了很多的研究,如上海大学提出的一种反馈式信号放大处理方法,采用矩形波励磁来克服极化电压、工频带来的干扰[21] ,利用增加励磁频率或改变励磁方式,克服电化学干扰和流体碰撞管道时产生的干扰。周真、王强等人通过对流量计极间信号进行建模来分离干扰信号和流量信号,采取提前确定阈值来进行偏置调整抑制低频漂移产生的干扰,利用数模混合*滤波法消除微分干扰。对于恒磁励磁方式来说,干扰主要来源于极化电压干扰以及零点漂移干扰,消除零点漂移干扰的方法有电容隔离法、反馈式信号处理方法和三次采样消除零点漂移法等。石冰鑫、李景云公布了一项利用光电传输信号的电磁流量计,可以有效降低传输过程中的干扰。
2.电容式电磁流量计信号处理
普通电磁流量计的电极部分是以金属导体与被测液体接触,而流体流动时会对电极产生碰撞噪声。后来研发的电容式电磁流量计使电极部分不与被测流体直接接触,而是透过管壁与流体的感应电动势产生感应,从根本上解决了杂散噪声的问题。但是由于耦合电容的容抗是电容式电磁流量计的主要信号内阻,其耦合电容值很小,而内阻很大,测量得到的信号信噪比会很小。为了获取较高的信噪比,必须使用高输入阻抗的前置放大器和高共模抑制比的差动放大器,进行信号的阻抗转换和放大。
目前,信号检出方法有两种:直接检测感应电压与通过“虚地”来检测电流法。电压检测法技术成熟,但是受流体因素影响大。检测电流法通过“虚地”与合适的电阻值来获得高电势,通过 Q = CE 来
计算电容,zui后通过微分得出电流值。此方法可从根本上消除电容泄漏电流的影响,但是这种方法受耦合电容值变化的影响较大,而且电路复杂,一般较少采用。
卢国峰、王保良等人引入了互相关检测方法。互相关检测方法是基于互相关函数同频相关,不同频不相关的性质,通过互相关运算,达到滤出噪声的效果。
已知发送信号的频率,就可在接收端发出相同频率的参考信号,与混乱信号进行相关即可提取出微弱的量信号。在后续的数据处理当中,他们使用了基于相关检测原理的旋转电容滤波器。这种电路抗干扰能力很强,有很高的信噪比。
由于智能电磁流量计的出现,越来越多的信号处理技术不再是单纯的电路式滤波,而更多地使用软件滤波,比如可以利用 Matlab 对信号进行在线处理,以有效地降低干扰,或利用小波变换对信号进行处理以抑制干扰等。

 

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