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    BURKERT流量计的抗干扰措施以及两种干扰问题
    从BURKERT流量计的基本工作原理展开 ,介绍了涡街流量计抗电磁干扰和机械振动干扰的措施 ,采用这种办法, 可以扩展涡街流量计的量程下限, 从而改进其 。
    1　 引言
    在众多的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 ,信号便于远传等特点 , 应用技术日趋完善 , 尤其在大管径和水 、油等液体介质的流量测量方面应用更加广泛。
    BURKERT流量计是基于流体动力学中的卡门涡街原理制成的 。在定的雷诺数范围内 ,流体的流速或体积流量和旋涡频率成正比而与流体的物理性质(压力、温度、密度等)无关,即 :
    式中 :Q 为体积流量 ;k 为仪表常数;f 为旋涡频率 。根据上述测量原理, 涡街流量计的个特点就是易受电磁和机械振动的干扰 ,由此造成在些场合限制了涡街流量计的正常使用 ,这也是涡街流量计的工作条件。解决抗干扰问题是扩展量程下限、改进涡街流量计的途径。
    2　 工作条件
    BURKERT流量计的阻流体以压电晶体检测旋涡频率 ,所得压电信号经交流放大和触发器 ,将旋涡频率变成脉冲信号 。脉冲信号送到二次仪表经换算后显示被
    测流量 。其中, 交流放大器的放大倍数 K 和触发器的门限电压U 可以调整, 如图 1 所示 。
    BURKERT流量计中信号电压为 E 、干扰信号折算到输入端为V、门限电压 U 折算到输入端为 u 、交流放大倍数为K .因 u =UK ,故调整 K 或者U 的效果是相同的 。为了使门限电压能阻止干扰信号以触发器能输出信号 ,必须使干扰信号 V 小于门限电压u , 而信号电压 E 大于门限电压 u ,即涡街流量计的工作条件是 :
    BURKERT流量计干扰信号 V 的大小决定涡街流量计的量程下限 。因此扩展涡街流量计的量程下限必须从降低干扰信号 V 入手 。调整交流放大倍数 K 只能对输出信号加强, 而量程下限并不能得到扩展。
    BURKERT流量计 抗干扰措施
    BURKERT流量计的干扰信号主要有电磁干扰和机械振动干扰两种 ,如何解决这两种抗干扰问题就成为改进涡街流量计的关键。
    BURKERT流量计通常采用金属外壳 ,外壳的屏蔽效应可以防止电场和射频干扰 ;对于磁场的干扰 , 可以在内部电路设计中通过非磁性元件 、印刷电路板合理布线等办法解决 ,随着电子技术的发展和制造工艺的完善也不成问题 。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装在阻流体结构上, 压电晶体的端接外壳 ,故信号前置放大器必然接地 。涡街流量计的输出信号送到二次仪表, 而信号放大所需的直流电源又由二次仪表提供。压电晶体的地线与二次仪表的地线之间可能存在跨步电压形成电流 。这个电流在信号放大器的地线中流过就会有压降 , 这个压降与信号迭加在起, 无法分离 , 就是地线电流干扰 。
    地线电流干扰的解决措施是减小或消除了地线电流, *的办法是把二次仪表来的直流电源隔离。即将直流电源经变压器隔离后再整流成直流供给涡街流量计 ,使二次仪表的地线与压电晶体的地线之间无任何电气连接。同时测量信号经前置放大后变成脉冲信号 , 经脉冲变压器输二次仪表 , 根本上消除地线电流的影响 ,是种其的抗干扰措施 。然而变压器隔离的办法成本相对较高, 体积又大, 制造工艺上不容易实现, 大大降低了实用性 。光隔离限流抗干扰措施 , 能减小地线电流的干扰 。原理如图 2 所示 。
    BURKERT流量计的接地点 , b 是二次仪表的接地点 。在地线回路中接入电阻 r ,于是 a 、b 两点间的地线电流被电阻r 限制 , a 、b 两点间的电压降在电阻r两端。电阻 r 两端的电压降反映到电源正线上则被三端稳压器R 阻挡, 前置放大器地线回路的电阻比电阻 r 小很多 ,由于电阻 r 的分压作用,涡街流量计的前置放大器地线中只有很小的地线电流。压电晶体的信号经放大后, 由光隔离器件隔离输出, 采用这种办法地线电流的干扰少可以降低个数量。
    BURKERT流量计使用光隔离限流抗干扰时为了使电源电压有足够的余量以阻挡跨步电压 ,信号放大器的地线与压电晶体的地线之间必须很连接, 才能前置放大器地线回路电阻小。同时直流电源电压的选择应符合下式 :
    V 1 -V 2 -V R ≥V 2 f
    式中:V 1 为电源电压 ;V 2 为放大器用的电压 ;V R 为三端稳压器VR 的低电压 ;V 2 f 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更为普遍 , 抗机械振动干扰的措施还要从涡街流量计的基本原理入手。涡街流量计的敏感元件即压电晶体, 封装在阻流体或称旋涡发生体内, 流体流经阻流体时 ,阻流体两侧交替产生旋涡 , 旋涡的脉动压力作用于压电晶体 ,使其产生与旋涡频率或测量流量对应的信号电压 ,经放大 、触发等信号处理后转换成脉冲信号输出。同时, 管道的机械振动也同样作用于压电晶体 ,使其产生对应于振动频率的信号 ,这个振动干扰信号与流量测量信号无法分开 。只有当信号幅值超过干扰信号幅值时 ,才能由门限取出信号 。机械振动干扰信号的大幅值就成为被测流量的信号幅值下限 ,即量程下限。