涡街流量计测量时遇到干扰我们应该怎么做
时间：2022-03-01 07:42:24
引言
在许多流量检测解决方案中，涡街流量计由于测量精度高、压力损失小、安装方便，不受被测介质物理性质的影响，信号传输方便，应用技术日益完善，特别是在大直径、水、油等液体介质的流量测量中。
涡街流量计是基于流体动力学中的卡门涡街原理。在一定的雷诺范围内，流体的流速或体积流量与涡流频率成正比，与流体的物理性质（压力、温度、密度等）无关，即：
Q=kf
仪式：Q为一体积流量，K为仪表常数，f为涡流频率。
根据上述测量原理，涡街流量计的一个特点是容易受到电磁和机械振动的干扰，限制了涡街流量计在某些场合的正常使用，这也是涡街流量计的工作条件。解决抗干扰问题是扩大范围下限和改进涡街流量计的有效途径。
2工作条件
涡街流量计的阻流体通过压电晶体检测涡流频率，通过交流放大和触发器获得压电信号，将涡流频率变成脉冲信号。脉冲信号发送到二次仪表，转换后显示测量流量。其中，可调整交流放大器的放大倍数K和触发器的门限电压，即涡街流量计的工作条件如下：
E>u>V
干扰信号V的大小决定了涡街流量计的范围下限。因此，扩展涡街流量计的范围下限必须从减少干扰信号开始。调整交流放大倍数K只能加强输出信号，范围下限不能扩大。
3抗干扰措施。
涡街流量计的干扰信号主要包括电磁干扰和机械振动干扰。如何解决这两个抗干扰问题已成为改进涡街流量计的关键。涡街流量计通常采用金属外壳，外壳的屏蔽效果可以防止电场和射频干扰；对于磁场干扰，可以通过内部电路设计中优化非磁性元件、合理布线印刷电路板来解决。随着电子技术的发展和制造工艺的完善，这不是问题。因此，抗电磁干扰主要是抗地线电流干扰。
涡街流量计的压电晶体安装在阻流体结构上，压电晶体的一端与外壳连接，因此信号前放大器必须接地。涡街流量计的输出信号发送到二次仪表，信号放大所需的DC电源由二次仪表提供。压电晶体的地线和二次仪表的地线之间很可能有跨步电压形成电流。当这个电流流过信号放大器的地线时，就会有压降。这种压降与有效信号迭加，无法分离，即地线电流干扰。
地线电流干扰的解决方案是减少或消除地线电流。zui的完整方法是隔离二次仪表的直流电源。即直流电源通过变压器隔离，然后整流成直流供应涡街流量计，使二次仪表的地线与压电晶体的地线之间没有电气连接。同时，有效测量信号在前置放大后变成脉冲信号，通过脉冲变压器输出到二次仪表，从根本上消除了地线电流的影响，是一种极其有效的抗干扰措施。但变压器隔离方法成本相对较高，体积大，制造工艺不易实现，大大降低了实用性。光隔离和限流抗干扰措施可有效减少地线电流的干扰。原理如图2所示。
在图中，a是压电晶体的接地点，b是二次仪表的接地点。电阻r连接到地线电路中，因此a、b之间的地线电流受到电阻r的限制，a、b之间的电压在电阻r两端下降。电阻r两端的电压降反映在电源线上，被三端稳压器R阻挡。前放大器地线电路的电阻远小于电阻r。由于电阻r的分压作用，涡街流量计的前放大器地线中只有很小的地线电流。压电晶体的有效信号放大后，由光隔离器件隔离输出。这样，地线电流的干扰至少可以减少一个数量级。可以看出，为了使电源电压有足够的余量来阻挡跨步电压，信号放大器的地线必须与压电晶体的地线很好地连接，以确保前放大器的地线电路电阻很小。同时，直流电源电压的选择应符合以下公式：
V1-V2-VR=V2f。
公式：V1为电源电压，V2为放大器电压，VR为三端稳压器zui低压，V2f为电阻r两端交流电压双峰值。
机械振动对涡街流量计的干扰较为普遍，抗机械振动干扰的措施也来自涡街流量计的基本原理。涡街流量计的敏感元件是压电晶体，包装在阻流体或涡流发生器中。当流体流过阻流体时，阻流体两侧交替产生涡流。涡流的脉动压力作用于压电晶体，产生与涡流频率或测量流量相对应的信号电压，经过放大、触发等信号处理后转换为脉冲信号输出。同时，管道的机械振动也作用于压电晶体，产生与振动频率相对应的信号，不能与流量测量的有效信号分离。只有当有效信号振幅超过干扰信号振幅时，才能从门限中提取有效信号。机械振动干扰信号的zui大幅值成为测量流量的信号振幅下限，即测量范围下限。
为了尽可能测量涡街流量计的低流量和小流量，必须提高信噪比，即尽可能提高有效流量信号的振幅，降低机械振动干扰信号的振幅。改进阻流体的结构形状，使传感器能够更好地接收涡流的脉动压力，并提高有效的信号振幅。但更有效的方法是在涡流发生器的两侧包装相应的两个压电晶体，即使用差动压电传感器和差动放大电路。由于机械振动对两个压电晶体的作用力相同，阻流体两侧交替产生流体涡流。差动放大后，两个压电晶体相同的机械振动信号相互抵消和减少，两个压电晶体相反的流量信号增加。因此，机械振动信号的干扰大大降低。
4结束语
电磁干扰和机械振动干扰是涡街流量计的一个重要干扰因素，限制了涡街流量计在低流量和小流量测量中的应用。光隔离限流抗干扰措施可有效解决地线电流干扰和抗电磁干扰的主要问题；双压晶体差压电传感器和差动放大电路可消除机械振动的干扰。由于上述两种抗干扰措施，涡街流量计的范围下限可扩大到原范围下限的1/2~1/3。
