La technologie anti-interférence du débitmètre électromagnétique intelligent

Grâce à leur grande fiabilité, leur excellente résistance à la corrosion, leur grande précision de mesure et la facilité de modification de leur plage de mesure, les débitmètres électromagnétiques sont largement utilisés dans les industries pétrolière, chimique, métallurgique et papetière, entre autres. Face à la pénurie d'énergie actuelle, le développement de débitmètres électromagnétiques pour la gestion scientifique des ressources constitue un support technique essentiel. Cependant, l'évolution rapide des sciences et des technologies impose des exigences plus strictes et plus récentes aux débitmètres électromagnétiques, notamment en matière de degré et de stabilité de la mesure de débit. L'utilisation d'un débitmètre électromagnétique pour le mélange de signaux de brouillage et de signaux de circulation entraîne non seulement une composition complexe et une interférence d'un certain ordre de grandeur, mais aussi un risque de bruit dans le fonctionnement du système à microprocesseur. Dans ce cas, la suppression des interférences est un élément clé de la recherche et de l'utilisation des débitmètres électromagnétiques. 1. Mécanisme et mesures de réduction du bruit dans un débitmètre électromagnétique : le principe de fonctionnement du débitmètre électromagnétique repose sur la loi de Faraday de l'induction électromagnétique. Le débitmètre est calculé en mesurant la force électromotrice d'induction d'un fluide conducteur dans un champ magnétique. Le champ magnétique d'excitation, l'électrode d'acquisition de la force électromotrice induite, le circuit d'amplification du signal et le convertisseur analogique-numérique (ANA) sont vulnérables aux rayonnements électriques et magnétiques couplés sur le site de travail. Le couplage électromagnétique constitue donc une source majeure d'interférences lors de la mesure du débit. Les interférences dues aux liquides et aux boues, ainsi que les réactions électrochimiques, constituent une autre source de bruit pour la mesure du débit. 1. Mécanisme d'interférence différentielle et mesures correctives dans la conception actuelle des débitmètres électromagnétiques. La méthode d'excitation par onde rectangulaire basse fréquence combine les avantages des excitations continue et alternative, devenant ainsi l'un des principaux modes d'excitation. Avec la méthode d'excitation basse fréquence, le principal inconvénient est l'interférence produite par la variation du courant d'excitation. Idéal pour le signal de champ magnétique d'excitation par onde rectangulaire basse fréquence, lorsque le courant d'excitation varie (dI/dt), le champ magnétique produit des interférences différentielles. Avec la stabilité du courant, les interférences disparaissent. La technologie d'échantillonnage synchrone permet donc de les limiter efficacement. En pratique, le convertisseur de module utilise le convertisseur de module AD7714 24 Sigma Delta. L'AD7714 peut adopter un contrôle matériel et logiciel du début d'échantillonnage afin de réaliser un échantillonnage synchrone. Grâce au logiciel, lorsque le bit FSYNC est à 1 dans le registre de contrôle, le convertisseur A/N est réinitialisé ; à 0 dans la logique, les dispositifs commencent à échantillonner le signal d'entrée. En application, le signal d'excitation basse fréquence est produit par le temporisateur interne du micro-ordinateur monopuce MSP430, qui produit simultanément des signaux d'échantillonnage. Comme illustré à la figure 1, le début d'échantillonnage est décalé par rapport aux cycles du signal d'excitation. 1. Mécanisme et mesures d'interférence de fréquence réseau en mode série sur le site de travail du débitmètre électromagnétique. Sur le site de travail du débitmètre électromagnétique, de nombreux signaux de fréquence réseau se superposent au circuit d'excitation, à l'électrode et au bruit de l'amplificateur frontal, ce qui affecte considérablement la précision de la mesure. Le rayonnement couplé au circuit d'excitation, ainsi que son champ magnétique de fréquence réseau (y compris ses harmoniques), impacte le champ magnétique d'excitation et la mesure du débit. Lorsque la vitesse du fluide est faible, les signaux d'interférence de fréquence réseau et le débit effectif, de même ordre de grandeur, affectent considérablement les résultats de mesure. Le bruit de fréquence industrielle étant connu pour sa fréquence fondamentale de 50 Hz, un filtre analogique ou numérique peut être utilisé pour filtrer les limites de bande passante à 50 Hz et supprimer le bruit. Utilisé dans la pratique, le convertisseur analogique-numérique Sigma Deltad AD7714 intègre un module de filtrage numérique. Ce filtre numérique, relativement analogique, offre une grande flexibilité et un paramétrage aisé, tout en réduisant le bruit introduit lors de la conversion analogique-numérique. Le filtre numérique AD7714 pour (sinr / x)° est un filtre passe-bas dont la fréquence ou la fonction de transfert est la suivante : type : fs pour la fréquence d'échantillonnage ; fréquence d'échantillonnage AD7714 pour 19,2 kHz ; nombre d'échantillonnage N pour le filtrage ; réponse en fréquence du filtre numérique. Le réglage du nombre d'échantillonnage permet de modifier la fréquence de coupure du filtre numérique et la fréquence d'un piège. Dans cette conception, compte tenu de la vitesse de conversion du module et des performances d'élimination du bruit, la fréquence de coupure du filtre N est fixée à 50 Hz, comme illustré à la figure 2. Les opérateurs à cette fréquence et même les harmoniques d'ordre ont un bon effet inhibiteur. Outre l'utilisation d'un filtre numérique, un filtre passe-bas analogique RC peut également jouer un rôle important dans le réglage de l'entrée A/N. Des pics de bruit pulsé observés lors de la mesure du signal de débit peuvent saturer le convertisseur A/N et entraîner une défaillance. L'utilisation d'un filtre numérique analogique permet d'éliminer ces signaux à l'avance. 1. Les interférences de mode commun, notamment le mécanisme de la diaphonie et les mesures correctives, sont principalement dues à des défauts de blindage électromagnétique, une mauvaise mise à la terre et un déséquilibre de courant dû à une capacité parasite. L'interférence de mode commun peut entraîner des variations du potentiel de référence du circuit, ce qui est l'une des causes de la dérive du zéro du débitmètre électromagnétique. Parallèlement, un fort rayonnement du champ électrique du signal de mode commun dégrade la compatibilité électromagnétique du circuit. La diaphonie est causée par une conception défectueuse des circuits imprimés, notamment en matière de compatibilité électromagnétique, ce qui peut entraîner une perte de qualité du signal, notamment sur les lignes d'autoroute et les lignes électriques analogiques. En raison des variations de potentiel de référence causées par les signaux d'interférence de mode commun, la tension appliquée circule sous forme différentielle via un câble à paire torsadée jusqu'à l'amplificateur. Ce dernier sélectionne un taux de réjection de mode commun élevé, une faible dérive et une impédance d'entrée élevée pour l'amplificateur opérationnel, ce qui permet de limiter efficacement les interférences de mode commun. De plus, la conception de la carte du débitmètre électromagnétique est conforme aux exigences de compatibilité électromagnétique afin de réduire les effets de la diaphonie sur le signal : utiliser un débit approprié aussi bas que possible pour répondre aux exigences de fonctionnement des dispositifs logiques. Lors de la transformation d'état logique, privilégier la consommation de courant d'entrée des composants les plus faibles. Privilégier l'encapsulation superficielle des composants. Une disposition judicieuse des composants et la séparation des parties analogiques et numériques empêchent toute influence sur le signal analogique et le signal numérique.

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