dn250污水流量計(jì)中流量信號(hào)和干擾信號(hào)同時(shí)出現(xiàn)且相互存在，因此在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中需要將干擾信號(hào)排除才能提取到更為準(zhǔn)確的流量信號(hào)，以進(jìn)行精度更高的dn250污水流量計(jì)算。
經(jīng)過(guò)大量反復(fù)的試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，dn250污水流量計(jì)在工作過(guò)程中會(huì)受到來(lái)自多方的干擾，影響dn250污水流量計(jì)精度的因素主要有三種:
（1）流動(dòng)電化學(xué)所產(chǎn)生的干擾噪聲；
（2）電磁耦合過(guò)程中所產(chǎn)生的靜電感應(yīng)；
（3）電源所產(chǎn)生的干擾噪聲。
各種干擾成分充斥在流量信號(hào)的邊邊角角，因此傳感器測(cè)出的電壓信號(hào)中包含了較多的噪聲，此部分噪聲的電壓信號(hào)可以表示為下述式：

2.3.1 各種干擾產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)策分析
1.正交干擾

從上圖 2.5 中可以觀察到兩個(gè)電極、勵(lì)磁線圈、轉(zhuǎn)換器內(nèi)阻之間形成了一個(gè)閉合回路，將此回路稱之為初級(jí)繞組，從理論上進(jìn)行分析，磁力線 B 應(yīng)當(dāng)平行于勵(lì)磁線圈所產(chǎn)生的磁感應(yīng)線，但在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中由于工藝差異，因此無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生磁力線穿過(guò)勵(lì)磁線圈磁感應(yīng)線的情況，此時(shí)將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將此部分感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為變壓器效應(yīng)。此效應(yīng)同樣滿足于楞次定律，利用楞次定律進(jìn)行計(jì)算可得如下電動(dòng)勢(shì)：

從(2.3)中可以觀察到正交干擾信號(hào)與流量信號(hào)相比，之間相差了 90°。電流經(jīng)過(guò)勵(lì)磁線圈時(shí)其穩(wěn)態(tài)會(huì)發(fā)生階段性的改變，電磁感應(yīng)充斥在dn250污水流量計(jì)工作的所有流程中，因此流經(jīng)勵(lì)磁線圈的電流穩(wěn)態(tài)在轉(zhuǎn)變時(shí)需要經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程。電流磁場(chǎng)穩(wěn)態(tài)的改變與勵(lì)磁電流改變的方向息息相關(guān)，兩電極形成的回路則會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電壓。隨后當(dāng)磁場(chǎng)方向再次發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，兩電極所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓方向也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓與上一次產(chǎn)生感應(yīng)電壓的方向相反，兩個(gè)電壓在循環(huán)往復(fù)的過(guò)程中進(jìn)行碰撞，因此此時(shí)電極形成回路中所產(chǎn)生的微分干擾電壓視為零。
從式中可以了解到正交干擾電壓與勵(lì)磁頻率之間呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系。觀察二者之間的線性關(guān)系又可以了解到利用低頻勵(lì)磁方式能夠幫助減小磁場(chǎng)中的正交干擾。而在磁場(chǎng)中還有磁場(chǎng)本身所產(chǎn)生的渦電流效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)正交干擾。
2.同相干擾
電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以通過(guò)電磁感應(yīng)進(jìn)行及時(shí)轉(zhuǎn)換。流體在磁場(chǎng)中流動(dòng)時(shí)將會(huì)不斷切割磁感應(yīng)線，此時(shí)便會(huì)形成閉合的正交干擾渦電流，除此之外還會(huì)形成二次磁通，此時(shí)二次磁通在流體內(nèi)部又會(huì)形成另一個(gè)閉合的正交干擾渦電流。將此種情況稱為同相干擾電壓Te 。

由式(2.4)了解到將正交干擾進(jìn)行再次微分即可得到同相干擾 ，式中同相干擾與流量信號(hào)的相位相同，且與勵(lì)磁頻率的平方形成正比，此時(shí)無(wú)法將其從流量信號(hào)中進(jìn)行分離，只能是利用低頻勵(lì)磁的方式將產(chǎn)生的同相干擾降低。為了能更好的降低電磁工作過(guò)程中所產(chǎn)生的干擾，需要將傳感器的電極、勵(lì)磁線圈的形狀、性能參數(shù)等等都進(jìn)行平衡，屏蔽互相所產(chǎn)生的干擾信號(hào)。
3.串模干擾
上世紀(jì)六十年代之前，dn250污水流量計(jì)中的傳感器通常使用單端信號(hào)的傳輸方式，采用兩個(gè)測(cè)量電極進(jìn)行信號(hào)的傳輸，從一個(gè)電極傳輸?shù)搅硪粋€(gè)電極，此種傳輸方式在進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)將多種干擾信號(hào)進(jìn)行疊加后傳輸，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種情況，一種是多種信號(hào)進(jìn)行疊加導(dǎo)致前置放大器的工作進(jìn)行飽和狀態(tài)而無(wú)法正常過(guò)程，另一種情況是在進(jìn)行信號(hào)提取的過(guò)程中需要更多的時(shí)間進(jìn)行干擾排除。
當(dāng)代dn250污水流量計(jì)中傳感器更換了信號(hào)傳輸方式，利用差動(dòng)方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，將被測(cè)流體作為一個(gè)信號(hào)傳輸端，而將兩個(gè)電極作為另一個(gè)信號(hào)傳輸端，此種傳輸方式能夠有效的抑制電磁回路中所產(chǎn)生的串模干擾情況。
所謂的串模干擾主要是由于電磁流量傳感器周圍的磁場(chǎng)設(shè)備所引起，當(dāng)傳感器在工作的過(guò)程中，周圍一旦存在較大的磁場(chǎng)設(shè)備便會(huì)出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，由于另一個(gè)磁感應(yīng)線的運(yùn)動(dòng)，*二個(gè)磁場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生，而此磁場(chǎng)與傳感器回路中的磁感應(yīng)線相互切割會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電流，從而形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此過(guò)程被稱為串模干擾。造成串模干擾的另一個(gè)原因是印刷電路板的兼容性不夠大，此時(shí)會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量的下降。解除串模干擾的方式多種多樣，其中可以在前置放大器前再放置一個(gè)低通濾波器進(jìn)行高頻電勢(shì)的抑制。也可以對(duì)dn250污水流量計(jì)進(jìn)行靜電屏蔽來(lái)降低串模干擾。 在轉(zhuǎn)換器的雙端通過(guò)電流時(shí)也會(huì)形成一個(gè)完整的閉合回路，此時(shí)亦會(huì)產(chǎn)生串模干擾。
通常而言，回路中所產(chǎn)生的串模干擾和供電的電源頻率保持一致，根據(jù)此現(xiàn)象，可以利用將采樣時(shí)間設(shè)置為供電電源周期的整數(shù)倍，以保證串模干擾的平均值為零，對(duì)串模干擾起到良好的抑制作用。
4.共模干擾
所謂的共模干擾主要是由于轉(zhuǎn)換器前端的放大器上同時(shí)出現(xiàn)同樣的干擾所造成。共模干擾在正常情況下對(duì)測(cè)量結(jié)果不會(huì)造成明顯的影響，但若是出現(xiàn)轉(zhuǎn)換器前端放大器中的參數(shù)不對(duì)等情況時(shí)，則會(huì)由共模干擾轉(zhuǎn)變成為串模干擾，此時(shí)將會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成較大的影響。
引起共模干擾*主要的原因是靜電干擾，因此可以通過(guò)屏蔽靜電干擾的方式來(lái)有效的降低共模干擾對(duì)電磁傳感器造成的影響。
5.直流干擾
直流干擾主要來(lái)源于dn250污水流量計(jì)工作時(shí)出現(xiàn)的電化學(xué)噪聲。當(dāng)電解質(zhì)和接液部件一旦接觸，電解質(zhì)中的正負(fù)離子將會(huì)即刻出現(xiàn)定向運(yùn)動(dòng)，即使沒(méi)有通電，電解質(zhì)中的正負(fù)離子會(huì)產(chǎn)生一個(gè)定向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)在電解液中會(huì)形成一個(gè)明顯的電位差，出現(xiàn)的此種現(xiàn)象被稱為極化現(xiàn)象。可從圖 2.6 中進(jìn)行觀察，兩個(gè)電極若是產(chǎn)生了大小相等，方向相反的電位e1=e 2時(shí)，兩個(gè)電極之間的電位差可視為零；當(dāng)兩個(gè)電極之間的電位呈現(xiàn)出e1 ≠e2 的關(guān)系時(shí)則表示兩個(gè)電位之間存在一個(gè)明顯的電位差，產(chǎn)生的電位差之間則會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的電流從而形成極化電壓。此電壓與共模電壓3e 將會(huì)共同被轉(zhuǎn)換器前的放大器攝取，此時(shí)極有可能會(huì)出現(xiàn)放大器無(wú)法工作的情況，此種情況主要是由于極化電壓過(guò)大所導(dǎo)致，當(dāng)極化電壓較大時(shí)將會(huì)把放大器的輸入端堵塞，此時(shí)放大器無(wú)法正常工作。為了能有效的避免發(fā)生此種情況需要控制降低在電磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的極化電壓。

流動(dòng)噪聲主要出現(xiàn)在低電導(dǎo)率流體的檢測(cè)中，由輸出端輸出的直流極化電壓時(shí)常出現(xiàn)左右擺動(dòng)的現(xiàn)象，而此種擺動(dòng)的電壓被稱為流動(dòng)噪聲。上式（2.5）中可以觀察了解到流體電導(dǎo)率和流動(dòng)噪聲呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，由此可以了解到在進(jìn)行低電導(dǎo)率的計(jì)算中需要重點(diǎn)考慮位移電流。

極化現(xiàn)象還有外電場(chǎng)頻率變化所導(dǎo)致，此種情況主要是由于當(dāng)電場(chǎng)頻率變化時(shí)，轉(zhuǎn)向極化未能完全同步所導(dǎo)致。
2.3.2 勵(lì)磁技術(shù)對(duì)精度的影響
勵(lì)磁電流的工作過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)，此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，為了能更好的對(duì)dn250污水流量計(jì)進(jìn)行計(jì)算，需要選擇更合適的勵(lì)磁方式。
勵(lì)磁技術(shù)經(jīng)過(guò)了一個(gè)漫長(zhǎng)的歷程，其中如直流勵(lì)磁、低頻矩形波勵(lì)磁、雙頻矩形波勵(lì)磁等。
1.直流勵(lì)磁
直流勵(lì)磁的產(chǎn)生主要來(lái)源于直流電流勵(lì)磁產(chǎn)生的穩(wěn)定磁場(chǎng)和永磁體產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)。下圖 2.7 中展示了直流勵(lì)磁波的波形圖，從圖中可以直接觀察到此種勵(lì)磁方式較為穩(wěn)定，受到的干擾較小。

在現(xiàn)實(shí)的工作過(guò)程中直流勵(lì)磁方式中包含了較多的干擾信號(hào)，較為常見(jiàn)的有三種形式。*一種是由于直流信號(hào)促使測(cè)量管內(nèi)流體極化，從而疊加干擾的極化電壓信號(hào)。*二種是極化電壓容易受到溫度的影響導(dǎo)致其跟隨變化。*三種是需要利用到更大的直流放大器，此放大器進(jìn)行信號(hào)放大的過(guò)程將會(huì)更加困難。
2.交流勵(lì)磁

交流勵(lì)磁主要是在交流電流中所產(chǎn)生的勵(lì)磁方式，通常會(huì)在 60Hz 正弦波電流作用下產(chǎn)生。上圖 2.8 中展示了交流勵(lì)磁的波形圖，此種勵(lì)磁方式*大的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效的降低電流對(duì)電極所帶來(lái)的計(jì)劃作用。除此之外還能利用交流勵(lì)磁感應(yīng)更大的電動(dòng)勢(shì)，能夠有效提高磁感應(yīng)強(qiáng)度。還有就是能夠?qū)⑿盘?hào)直接放大，不需要再設(shè)置前端放大器。
由于交流勵(lì)磁的種種優(yōu)勢(shì)促使其在上世紀(jì)二十年代到五十年代風(fēng)靡**，但在交流勵(lì)磁的工作方式中也出現(xiàn)了較多明顯的缺點(diǎn)，其中如交流勵(lì)磁會(huì)產(chǎn)生明顯的正交和同相干擾、產(chǎn)生磁滯損失和渦流損失等等。
在針對(duì)漿液和脈動(dòng)流的檢測(cè)中，使用交流勵(lì)磁仍能起到更可快速、便捷的檢測(cè)方式。
3.低頻矩形波勵(lì)磁

低頻矩形波勵(lì)磁方式能夠彌補(bǔ)交流勵(lì)磁所帶來(lái)的缺陷，因此從上世紀(jì)七十年起成為新的測(cè)量方式風(fēng)靡**。
低頻矩形波立此方式能夠有效減弱電磁感應(yīng)產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也不容易出現(xiàn)極化現(xiàn)象。上圖 2.9 中展示了低頻矩形波的波形圖，從圖中可以直觀的觀察到dΦ/ dt 發(fā)生極有規(guī)律，能夠保證在一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)使得流量信號(hào)達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，同時(shí)圖中的波形穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，因此保證能夠具有穩(wěn)定的信號(hào)采樣過(guò)程。
值得重視的是若是使用其進(jìn)行漿液性流體測(cè)量時(shí)，流體會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，從而形成新的干擾，對(duì)于檢測(cè)結(jié)果會(huì)造成一定的影響。
總結(jié)
本內(nèi)容針對(duì)國(guó)內(nèi)外研究dn250污水流量計(jì)的歷程進(jìn)行了回顧，簡(jiǎn)單介紹了dn250污水流量計(jì)工作的基本原理，分析了其基本結(jié)構(gòu)，包括傳感器和轉(zhuǎn)化器，然后重點(diǎn)研究了影響dn250污水流量計(jì)精度的因素，并分析了各種干擾因素的產(chǎn)生機(jī)理及其對(duì)策，其中包括正交、串模干擾等；除此之外還分析了不同勵(lì)磁技術(shù)對(duì)dn250污水流量計(jì)檢測(cè)精度的影響，重點(diǎn)介紹了直流、交流、低頻矩形波三種勵(lì)磁技術(shù)；*后，基于這些影響dn250污水流量計(jì)精度的因素，針對(duì)性提出了抗干擾措施，其中，硬件方面包括電源設(shè)計(jì)、傳輸線路、隔離技術(shù)、接地技術(shù)、電路設(shè)計(jì)以及 PCB 印刷技術(shù)中的抗干擾措施；軟件方面包括數(shù)字濾波、CPU 抗干擾、程序監(jiān)控系統(tǒng)、故障自診斷技術(shù)等。

上一篇：關(guān)于污水處理流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)有哪兩個(gè)部分組成

下一篇：關(guān)于dn900污水流量計(jì)的基本原理分析介紹