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電磁流量計(jì)信號(hào)處理方法的改良
點(diǎn)擊次數(shù):1311 更新時(shí)間:2017-06-07

  電磁流量計(jì)通過采集一段時(shí)間內(nèi)的電信號(hào)來達(dá)到測量流量的目的,這樣在測量過程中不可避免地會(huì)摻雜各種干擾信號(hào),因此對(duì)信號(hào)的檢測處理方式的改良就顯得尤為重要。
1.普通電磁流量計(jì)信號(hào)處理
信號(hào)的檢測處理實(shí)際上就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、采集與干擾抑制。信號(hào)方面的研究主要集中在干擾的抑制上。電磁流量計(jì)的干擾主要包括極化電壓的干擾、工頻干擾、電化學(xué)干擾、流體碰撞干擾、微分干擾、零點(diǎn)漂移等。除此以外,部分研究發(fā)現(xiàn)流體的不對(duì)稱流動(dòng)。電極和勵(lì)磁線圈的不對(duì)稱也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的測量誤差。國內(nèi)許多機(jī)構(gòu)在這些方面作了很多的研究,如上海大學(xué)提出的一種反饋式信號(hào)放大處理方法,采用矩形波勵(lì)磁來克服極化電壓、工頻帶來的干擾[21] ,利用增加勵(lì)磁頻率或改變勵(lì)磁方式,克服電化學(xué)干擾和流體碰撞管道時(shí)產(chǎn)生的干擾。周真、王強(qiáng)等人通過對(duì)流量計(jì)極間信號(hào)進(jìn)行建模來分離干擾信號(hào)和流量信號(hào),采取提前確定閾值來進(jìn)行偏置調(diào)整抑制低頻漂移產(chǎn)生的干擾,利用數(shù)?;旌?濾波法消除微分干擾。對(duì)于恒磁勵(lì)磁方式來說,干擾主要來源于極化電壓干擾以及零點(diǎn)漂移干擾,消除零點(diǎn)漂移干擾的方法有電容隔離法、反饋式信號(hào)處理方法和三次采樣消除零點(diǎn)漂移法等。石冰鑫、李景云公布了一項(xiàng)利用光電傳輸信號(hào)的電磁流量計(jì),可以有效降低傳輸過程中的干擾。
2.電容式電磁流量計(jì)信號(hào)處理
普通電磁流量計(jì)的電極部分是以金屬導(dǎo)體與被測液體接觸,而流體流動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)電極產(chǎn)生碰撞噪聲。后來研發(fā)的電容式電磁流量計(jì)使電極部分不與被測流體直接接觸,而是透過管壁與流體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng),從根本上解決了雜散噪聲的問題。但是由于耦合電容的容抗是電容式電磁流量計(jì)的主要信號(hào)內(nèi)阻,其耦合電容值很小,而內(nèi)阻很大,測量得到的信號(hào)信噪比會(huì)很小。為了獲取較高的信噪比,必須使用高輸入阻抗的前置放大器和高共模抑制比的差動(dòng)放大器,進(jìn)行信號(hào)的阻抗轉(zhuǎn)換和放大。
目前,信號(hào)檢出方法有兩種:直接檢測感應(yīng)電壓與通過“虛地”來檢測電流法。電壓檢測法技術(shù)成熟,但是受流體因素影響大。檢測電流法通過“虛地”與合適的電阻值來獲得高電勢(shì),通過 Q = CE 來
計(jì)算電容,zui后通過微分得出電流值。此方法可從根本上消除電容泄漏電流的影響,但是這種方法受耦合電容值變化的影響較大,而且電路復(fù)雜,一般較少采用。
盧國峰、王保良等人引入了互相關(guān)檢測方法?;ハ嚓P(guān)檢測方法是基于互相關(guān)函數(shù)同頻相關(guān),不同頻不相關(guān)的性質(zhì),通過互相關(guān)運(yùn)算,達(dá)到濾出噪聲的效果。
已知發(fā)送信號(hào)的頻率,就可在接收端發(fā)出相同頻率的參考信號(hào),與混亂信號(hào)進(jìn)行相關(guān)即可提取出微弱的量信號(hào)。在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理當(dāng)中,他們使用了基于相關(guān)檢測原理的旋轉(zhuǎn)電容濾波器。這種電路抗干擾能力很強(qiáng),有很高的信噪比。
由于智能電磁流量計(jì)的出現(xiàn),越來越多的信號(hào)處理技術(shù)不再是單純的電路式濾波,而更多地使用軟件濾波,比如可以利用 Matlab 對(duì)信號(hào)進(jìn)行在線處理,以有效地降低干擾,或利用小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理以抑制干擾等。

 

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