电磁流量计抗干扰技术探讨 二

1. 1　微分干扰产生机理及对策

在现行的电磁流量计设计中,低频矩形波励磁方式结合了直流励磁和交流励磁两者的优点,成为主要励磁方式之一。在低频励磁方式下,其干扰主要表现为:由

励磁电流突变产生的微分干扰信号[ 1 ]。理想励磁磁场信号为低频矩形波,实际上随着励磁电流变化( dI /dt)在磁场上产生微分干扰信号,随着电流的稳定,干扰信号随之消失,因此同步采样技术可以有效抑制微分干扰信号。实际设计中,模数转化器使用AD公司的24位Sigma Delta 模数转化器AD7714。AD7714 可以分

别采用硬件和软件方式进行采样开始时间控制,从而实现同步采样。采用软件方式时,当控制寄存器中FSYNC位为逻辑1 时,模数转换器处于复位状态;向该位写逻辑0时,器件开始采样输入信号。在应用中,低频励磁信号由MSP430 单片机内部定时器产生,同时产生采样信号。如图1 所示,采样开始时间滞后励磁信号14个周期。

1. 2　工频串模干扰产生机理及对策

在电磁流量计的工作现场存在大量工频信号,叠加在励磁回路、电极、前端放大器的工频干扰噪声对流量的准确测量造成极大影响。其中辐射耦合到励磁回路的工频辐射磁场(包括其谐波)造成励磁磁场波动,影响流量测量。当流体流速较小时,工频干扰信号与有效流量信号在同一数量级,严重影响测量结果。

已知工频耦合噪声基波频率为50 Hz,因此可以采用模拟或数字滤波器使滤波器带宽限制在50 Hz以内以抑制噪声。在实际应用中使用Sigma Delta模数转换器AD7714内部包含的数字滤波模块,数字滤波器相对模拟滤波器除具有灵活性高、参数设置方便等特点之外, 还可以降低A /D 转换期间引入的噪声。AD7714数字滤波器为( sinx / x ) 3 低通滤波器,为滤波采样个数; f为数字滤波器响应频率。通过设定滤波采样个数可以改变数字滤波器的截止频率和一次陷波频率。在本设计中综合考虑模数转换速度和去除噪声性能,设置N 值使滤波器截止频率为50 Hz,滤波器频域响应如图2所示,滤波器对工频50 Hz及其偶次谐波有很好的抑制作用。

电磁流量计