对电磁流量计中干扰、误差问题的讨论

对电磁流量计中干扰、误差问题的讨论
摘要：电磁流量计是指根据法拉第电磁感应定律，用来测量导电性液体体积
流量的仪表。

它可在层流、紊流、脉动流量以及产生流线振动等情况下对流体进
行流量测量。

由于其流量管光滑，压力损失小，测量范围宽，准确度高，反应灵敏，能获得与流量成比例的信号，加之其测量管直通无死角，便于清洗和灭菌消毒，因此在化工、环保、冶金、医药、造纸、给排水、食品加工等行业得到了广
泛的应用。

关键词：电磁流量计；干扰；误差；问题
分析系统的电磁干扰和误差生产原因，通过对电磁流量计实行一系列的抗干
扰措施和选型安装及使用优化，大大抑制和消除了干扰信号对有用的流量信号的
影响，同时从选型、安装、使用环节着手消除产生的误差，提高了测量的准确度，减少了故障率。

1测量原理
根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动且切割磁力线时，在导体两
端便会产生感应电动势。

如图1所示。

设在均匀磁场中，垂直于磁场方向有一个
直径为D的管道。

管道由不导磁材料制成，内表面加绝缘衬里。

当导电的液体在
管道中流动时，导电液体就切割磁力线，因而在和磁场及流动方向垂直的方向上
将产生感应电动势。

如果在管道截面上垂直于磁场的直径两端安装一对电极，可
以证明，只要管道内流速v为轴对称分布，两极之间就会产生感应电动势：
E=BDv由此可得管道的体积流量为：Q=πD2v/4综合上述两式得：E=4BQ/πD=KQ
式中：K为仪表常数，在管道直径D已确定并维持磁感应强度 B 恒定时，K是一
个常数。

此时感应电动势与体积量具有线性关系。

图1电磁流量计工作原理示意图
2干扰源分析
转换器的流量信号由传感器所提供，是一种电压信号，即电极间的电位差。

在测量实践中，受静电感应、电磁感应、电化学电势等因素的影响，致使电极上
的电压不仅与流速成比例形成电动势，而且还包含多种干扰成分，主要来源于以
下方面：第一，在电磁流量计的工作现场拥有大量工频信号，导致耦合在激磁回路、前端放大器、电极的工频干扰噪声严重影响电磁流量计测量的准确性。

第二，电磁流量计在低频矩形波激磁的作用下会产生干扰，这主要是由于激磁电流突变
而导致微分干扰信号的产生。

3抗干扰的有效措施
3.1抗正交干扰的措施
所谓的正交干扰具体是指在相位上与流量信号之间的差为90°的干扰。

当电
磁力量计的变送器以交流励磁方式运行时，会形成一个交变的磁场，而闭合电路
则处于该磁场当中，由于该闭合电路无法与电磁流量计的变送器交变磁场产生出
来的磁力线处于平行状态，致使会有一部分交变磁力线从该闭合线路当中穿过，
这样一来便会在回路当中形成一个干扰电动势。

想要有效抑制或消除正交干扰对
电磁流量计的影响，可从变送器和信号转换器这两个部分分别采取措施，具体内
容如下：
3.1.1 从变频器部分采取措施
在变送器的结构上，注意使闭合回路的平面保持与交变磁力线平行，避免磁
力线穿过闭合回路，并设有干扰调整机构，以减少干扰信号et。

另外，在变送器
上设置调零电位器。

从一般电极引出二根导线，并分别绕过磁极形成两个回路，
当有磁力线穿过此闭合回路，必然在两个回路内产生方向相反的感应电势。

因此，在两个回路中有相反方向的电流I1、I2。

通过调整电位器，使两个回路中产生的
电流I1、12在转换器的输入电阻上产生的电势相互抵消，减少90°干扰信号。

3.1.2从转换器部分采取措施
对于正交干扰，除了变送器的干扰调整机构调零以外，转换器中也要设置抗
干扰机构，以消除变送器中剩余的正交干扰信号。

否则，这些剩余的正交干扰信
号同样会被放大器放大，严重影响仪表正常工作。

为此，在主放大器的输出端设
置抑制抑制和补偿90°干扰的机构，经主放大器放大后的90°干扰信号，被鉴
别和分离出来，然后再反馈到主放大器的输入端，以抵消输入端进来的90°干扰
信号。

3.2 软件抗干扰技术
在EPROM中，电磁流量计固化的软件与硬件相配合不仅要确保电磁流量计正
常功能的实现，还必须具备较强的容错能力和抗干扰能力，构建起功能完善的应
用程序。

3.2.1 数字滤波技术
该技术是智能仪器中使用最为广泛的技术，拥有模拟滤波器所不具备的功能，主要包括消除脉冲干扰、A/D转换器的抗工频能力、消除数字电路毛刺干扰、保
障输入微处理器数字的可靠性等。

3.2.2 程控放大器技术
该技术能够解决电磁流量计量程自动转换问题，通过增益控制以达到削弱微
分干扰峰值导致放大器过载的目的，有利于处理流量信号电势，增强抗微分干扰
能力。

3.3 接地抗干扰措施
由于在电极上产生的流量信号是μV级，流量计安装地点附近经常有其他电
器设备，环境复杂，容易受到附近其他设备的影响，变送器必须可靠接地；流量
计经常被安装在室外，风吹日晒，温湿度变化比较大，夏天容易受到雷电的冲击，环境恶劣，接地可以减少损坏的风险；为了保证测量的精度和稳定性，对于非金
属管道，传感器的两端必须采用接地环可靠接地，使进入传感器的流体保证零电位。

3.4 同相干扰及其抑制方法
同相干扰也称工频干扰或共模干扰，是指在同一瞬间出现在变送器的两个电
极上，并且幅值和相位都相同的干扰信号。

当流量为零时，即被测液体静止不动时，所测得的同相信号就是同相十扰信号。

对于同相干扰，抑制的方法较多。

在
变送器方面，将电极和励磁线圈在几何形状、尺寸以及性能参数上做得均衡对称，并分别严格屏蔽，以减少电极与励磁线圈之间的分布电容影响。

4误差生产的几个原因
电磁流量计有许多优点，但若选型、安装、使用不当，将会引起误差增大，
示值波动不稳定，甚至损坏电磁流量计，误差产生要有以下几个方面：第一，管
内液体未充满。

第二，液体中含有围相。

第三，有可能结晶的液体。

第四，电极
和接地环材质选择不当引发的问题。

第五，液体电导率超过允许范围引发的问题。

5结束语
通过以上对于扰和选型安装及使用的分析，针对不同类型的干扰，分别采取
不同的措施，有效提高信噪比，强调接地的作用提高了电磁流量计的抗干扰能力
和稳定性，同时根据现场实际带况进行合理选型、安装和使用，使其更加适应于
工业应用现场。

参考文献：
[1]刘俊.浅议电磁流量计的安装[J].新疆化工.2016(04).
[2]于秀丽，浅析电磁流量计产生误差的原因[J]，工业设计,2017(10).。