智能電磁流量計(jì)抗干擾技術(shù)的研究

【資料簡介】

綜合上述電磁流量計(jì)干擾噪聲產(chǎn)生的物理和特性分析，智能電磁流量計(jì)分別采用硬件和軟件干擾技術(shù)，以提高電磁流量計(jì)抗*力。

1 新型勵(lì)磁技術(shù)是提高電磁流量計(jì)抗*力的重要手段

   電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)的發(fā)展，不僅減弱電極極化電勢、泥漿干擾、流動(dòng)噪聲的影響，又能改變工頻干擾的形態(tài)，便于同步采樣技術(shù)處理工頻干擾噪聲，以避免工頻干擾的影響。目前電磁流量傳感器采用工頻頻率同步三值低頻矩形勵(lì)磁和雙頻矩形波勵(lì)磁，從而提高電磁流量計(jì)整個(gè)抗*力，提高電磁流量計(jì)的測量精度和可靠性。

2 前置放大器的設(shè)計(jì)是提高抗*力的首要環(huán)節(jié)

   電磁流量傳感器輸出流信號十分微弱，內(nèi)阻抗較高，因此高輸出入阻抗、低漂移、低噪聲、高CRMM前置放大器才能滿足抗同相共模干擾的要求。前置放大器采用JFET高輸入阻抗電壓緩沖器，低漂移低噪聲減法器，精密電阻精心匹配組成儀用放大器，并采用輸入保護(hù)技術(shù)，共模電壓自舉技術(shù)和接地技術(shù)大大提高抗共模干擾的能力，抑制零點(diǎn)漂移的影響。

3 同步采樣的頻度補(bǔ)償技術(shù)

   同步采樣和工頻電源頻率監(jiān)視補(bǔ)償技術(shù)，是提高抗流量信號電勢中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動(dòng)產(chǎn)生工頻*力的有效方法。同步采樣技術(shù)，其采樣脈寬為工頻周期的整數(shù)倍，使流量信號電勢中工頻干擾平均值等于零，以消除工頻干擾的影響；工頻電源的頻率波動(dòng)補(bǔ)償是保證頻率的動(dòng)態(tài)波動(dòng)中，勵(lì)磁電源和采樣脈沖得以同步調(diào)整，真正實(shí)現(xiàn)同步采樣技術(shù)和同步勵(lì)磁技術(shù)，同步A/D轉(zhuǎn)換，以降低工頻干擾的影響。

4 采用新型HCMOS系列芯片技術(shù)

   采用74HC系列芯片技術(shù)較采用74LS系列芯片其低噪聲容限提高2.4倍，高燥聲容限提高2.1倍，智能電磁流量計(jì)整個(gè)硬件采用74HC系列芯片，不僅降低整個(gè)功耗，而且提高元器件本身抗*力，為電源流量計(jì)小型輕量一體化奠定了基礎(chǔ)。

5 微處理器系統(tǒng)電源電壓監(jiān)視技術(shù)

   智能電磁流量計(jì)中微處理器系統(tǒng)當(dāng)電源瞬態(tài)欠壓，勵(lì)磁開關(guān)脈沖動(dòng)作都會(huì)造成微處理器誤動(dòng)作，數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，因此必須采用可靠的復(fù)位電路和電源電壓監(jiān)視技術(shù)。zui簡單實(shí)用的方法是采用低成本電源配合高靈敏度的電源電壓監(jiān)視器，提高微處理器系統(tǒng)和抗*力。如圖4所示微處理器電壓監(jiān)視器，其采用TL7705CP電源電壓監(jiān)視器芯片，具有電源加電、電源瞬時(shí)欠壓均能產(chǎn)生可靠的復(fù)位信號。

                             五 智能電磁流量計(jì)軟件抗干擾技術(shù)

   智能電磁流量計(jì)固化在EPROM中的軟件配合硬件除完成智能電磁流量計(jì)的正常功能外，必須具備較強(qiáng)的抗*力和容錯(cuò)能力，組成完善的應(yīng)用程序。

1 數(shù)字濾波技術(shù)

   數(shù)字濾波技術(shù)是智能儀器中zui常采用的技術(shù)，能夠完成模擬濾波器不能完成的功能，很容易解決脈沖干擾剔除、數(shù)字電路毛刺干擾消除、A/D轉(zhuǎn)換器的抗工頻能力以及輸入微處理器數(shù)字的可靠性問題。

2 程控放大器技術(shù)

   程控放大器技術(shù)即解決電磁流量計(jì)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換問題，同時(shí)利用增益控制方法有效削弱微分干擾峰值使放大器過載的問題，便于流量信號電勢處理，提高抗微分干擾的能力。

3 微處理器硬件故障自診斷技術(shù)

   微處理器硬件故障自診斷技術(shù)是采用軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)，極大地提高硬件系統(tǒng)的可靠性，從而提高整個(gè)智能電磁流量計(jì)的抗*力。具體包括CPU自診斷，定時(shí)器診斷，中斷功能診斷，RAM診斷，A/D通道診斷和校正，D/A通道診斷，數(shù)字I/O口通道的診斷等部分，涉及到智能電磁流量計(jì)的關(guān)鍵部件。

4 微處理器抗干擾技術(shù)

   上述各種抗干擾措施是解決輸入、輸出通道中的各種干擾問題，當(dāng)干擾噪聲沒有作用到微處理器本身時(shí)，微處理器仍然正確無誤地執(zhí)行各種抗干擾軟件，消除或者削弱干擾噪聲對電磁流量計(jì)輸入輸出通路的影響，當(dāng)干擾噪聲通過三總線等作用到微處理器本身，CPU將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，導(dǎo)致智能電磁流量計(jì)整個(gè)工作混亂，為了提高微處理器自身的抗*力采用硬件和軟件相配合的多種抗干擾措施。多種復(fù)位方式解決失控的CPUzui簡單的方法，掉電保護(hù)技術(shù)，軟件指令冗余措施，軟件陷阱抗干擾方法也是排除智能電磁流量計(jì)微處理器失控的有效方法。

5 程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)（WATCHDOG）
   智能電磁流量計(jì)采用程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)以監(jiān)視微處理器執(zhí)行應(yīng)用程序的狀況，當(dāng)程序正彈到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)中時(shí)看門狗能及時(shí)發(fā)并強(qiáng)迫系統(tǒng)復(fù)位，擺脫死循環(huán)狀態(tài)，圖5所示是由硬件和軟件配合構(gòu)成的程序運(yùn)行監(jiān)視器。

                                        六 結(jié) 束 語

   智能電磁流量計(jì)多種抗干擾技術(shù)的采用，使電磁流量計(jì)抗*力增強(qiáng)，精度和可靠性提高，不僅實(shí)現(xiàn)了電磁流量計(jì)小型輕量一體化智能化，而且推動(dòng)了電磁流量計(jì)的廣泛應(yīng)用，開拓了電磁流量計(jì)的潛在市場。
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