青天特克教你渦街的干擾信號及消除方法

2020-12-21

渦街流量計產生的干擾信號主要是電磁干擾和機械振動干擾，如何有效地解決這兩種干擾是旋渦流量計發展的關鍵。

渦街流量計一般采用金屬外殼，外殼的屏蔽作用可防止電場和射頻干擾；內部電路設計可通過優化非磁性元件、合理布線印制電路板等方法來解決磁場干擾；電子技術的發展和制造工藝的改進不會帶來任何問題。所以抗EMI的最主要的是地線電流干擾。

渦街流量計的壓電晶體采用阻流結構，其一端接外殼，因此信號前置放大器必須接地。渦街流量計的輸出信號被送到二次儀表，而信號放大所需的直流電源則由二次儀表提供。壓電性晶體的地線和次級儀器的地線之間可能存在電壓的階梯分布，從而形成電流。這種電流在信號放大器的地線上流過時會有壓降，這種壓降與有效信號相迭加而不能分離，是地線電流干擾。

解決地線電流干擾的方法是減少或消除地線電流，而最徹底的方法是隔離來自二次儀表的直流電源(如流量累積計)。將直流電源經變壓器隔離后再整流到直流供電渦街流量計上，使得二次儀表的地線和壓電晶體的地線之間沒有電氣連接。在此過程中，有效測量信號被放大為脈沖信號，脈沖器輸出到二次儀表，從根本上消除了地線電流的影響，是一種極為有效的抗干擾措施。而采用變壓器隔離的方法，成本相對較高，體積較大，生產工藝不易實現，大大降低了其實用性。光隔限流抗干擾措施，可有效降低地電流干擾。

渦街流量計受機械振動的干擾比較普遍，抗機械振動干擾的措施也要從渦街流量計的基本原理入手。壓電晶體是渦街流量計的敏感元件，封裝在阻流體或稱渦流發生體中，當渦流通過阻流體時，它的兩側交替產生渦流，渦流的脈動壓力作用于壓電晶體，產生的信號電壓與渦流頻率或測量流量相對應，經放大、觸發等信號處理后，轉化為脈沖信號輸出。與此同時，管路機械振動對壓電晶體同樣起作用，使其產生對應于振動頻率的信號，這種振動干擾信號不能與流量測量中的有效信號分離。門限方法只能在有效信號幅度超過干擾信號幅度的情況下才能提取有效信號。在測量過程中，機械振動干擾信號的最大幅度即為被測流量的信號幅度下限。

為使渦街流量計能盡可能測量低流速、小流量，必須提高信噪比，即盡可能增大有效流量信號的幅度，減小受機械振動干擾的信號的幅度。通過改變阻流體的結構形狀，使傳感器能夠更好地接收渦旋的脈動壓強，可以提高有效信號的幅度。而更為有效的方法是將相應的兩個壓電晶體封裝在渦流發生體的兩側，即采用了差動壓電傳感器和差動放大電路。因為兩塊壓電晶體受機械振動作用的時間一致，而阻流體兩側的流體渦旋是交替發生的，經過差動放大后，兩塊壓電晶體相同的機械振動信號相互抵消，兩塊壓電晶體相反的流動信號相加后增強。從而大大減少了機械振動信號的干擾。

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