電磁流量計是利用法拉第電磁感應定律製作的流量計，在實際研發中會遇到許多噪聲問題。圖1列出其每個組成部分可能引入的噪聲，這些噪聲以不同的形式和方式進入測量係統，成為提高信噪比和測量精度的障礙。本文通過分析傳感器前端遇到的噪聲的產生機製得出對應的解決方案。

圖1噪聲形式及分布圖
 

噪聲原理及解決方案

傳感器（電極+轉換器）

該部分中流動的信號是未經放大處理的微弱流量信號，也就最容易受到外部因素的幹擾，由圖1可知它引入的噪聲種類最多，在此對這些噪聲進行分析並提出相應的解決方案。

zaitichuzaoshengjiqijiejuefanganzhiqianxianduiliuliangxinhaobenshenjinxingtaolun，zaixinhaochulizhongjinkenengditigaoxinzaobishichulidezhuyaomubiao
，danyouyulicigonglvdengyinsudexianzhi，zaidianjichuhuodedeliuliangxinhaofuzhiyouxianbingqieshifenweiruo，erzaiyanzhidianciliuliangjizhongwomenshiyongledianrongshidianji（其原 因在後麵將有論述），此電極的輸出阻抗RC1很高
，為106Ω數量級

，如管內被測流體為導電率極低的酒精等，則內阻R0可能達到108Ω數量級
，進入轉換器的電壓值為，為使流量信號能夠基本不失真地進入信號處理板中
，這就要求轉換器應具有極高的輸入阻抗Zi。我們采用了輸入阻抗數量級為1010Ω的自舉電路作為轉換器
，其等效原理圖如圖2所示。

圖2中，C1是電極的等效電容；RC1為其阻抗；Vi為流量信號電動勢；R0為管內流體內阻。顯然
，信號失真小於1%，很大程度上保證了流量信號的完整性。

雜散噪聲

以yi往wang的de電dian磁ci流liu量liang計ji的de電dian極ji部bu分fen是shi以yi金jin屬shu導dao體ti的de形xing式shi與yu被bei測ce液ye體ti產chan生sheng接jie觸chu的de，被bei測ce流liu體ti流liu動dong時shi與yu電dian極ji部bu分fen產chan生sheng碰peng撞zhuang形xing成cheng不bu規gui則ze的de雜za散san噪zao聲sheng。使shi用yong電dian容rong式shi電dian磁ci流liu量liang計ji
，電dian極ji部bu分fen不bu與yu被bei測ce流liu體ti直zhi接jie接jie觸chu而er是shi透tou過guo管guan壁bi與yu流liu體ti的de感gan應ying電dian動dong勢shi產chan生sheng感gan應ying。

如圖3zhongsuoshi，shiyongdaodianpianweidianjifuzhezaiceliangguandaowaixingchengdianrongshidianji，jinerguandaoneibiaomianwurenheqitawuzhi，beiceliutizaiguantineichangtongwuzu
，meiyouzasanzaoshengchansheng。

圖3流量計電極及布線圖
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正交/同相幹擾

又稱為微分幹擾

，是變化的勵磁磁場通過被測流體、傳感器、轉換器和信號放大器組成的回路產生感應電動勢，此現象被稱為“變壓器效應”，其電動勢可表示為：

式中：E為次級電動勢；B為磁場強度。

為減小正交幹擾的幅值需要在製作工藝上下功夫
，使圖3中D-A-B-C形xing成cheng的de回hui路lu平ping麵mian盡jin量liang同tong勵li磁ci磁ci場chang平ping行xing

，進jin而er最zui大da程cheng度du的de消xiao除chu正zheng交jiao幹gan擾rao。因yin為wei正zheng交jiao幹gan擾rao與yu同tong相xiang幹gan擾rao是shi不bu隨sui流liu量liang而er變bian化hua的de，也ye可ke用yong初chu值zhi相xiang減jian的de方fang法fa去qu除chu。

勵磁電場幹擾

由you於yu流liu量liang信xin號hao很hen微wei弱ruo且qie敏min感gan
，易yi受shou外wai部bu影ying響xiang
，所suo以yi離li它ta很hen近jin的de勵li磁ci線xian圈quan所suo產chan生sheng的de勵li磁ci電dian場chang就jiu成cheng為wei影ying響xiang流liu量liang信xin號hao精jing度du的de致zhi命ming因yin素su，其qi產chan生sheng的de與yu勵li磁ci電dian流liu同tong形xing式shi的de電dian場chang輻fu射she對dui傳chuan感gan器qi部bu分fen形xing成cheng很hen大da的de幹gan擾rao信xin號hao，能neng將jiang流liu量liang信xin號hao完wan全quan湮yan沒mei。

jiejuefangfashiduichuanganqibufenjishuchuxianbufenjinxingzhengtidejiedipingbi
，pingbicengxuwanquanbaoguochuanganqibufen，shipingbicengneichengweiyigedengshiti。yinweidianjibufenhuodedeliuliangxinhaohenweiruo，qihuodededianyarongyijingfenbudianrongxielou，suoyixuzaicichuanshuxianshangjiafankuipingbi，rutu4所示。

工頻幹擾

此(ci)幹(gan)擾(rao)來(lai)源(yuan)之(zhi)一(yi)是(shi)外(wai)部(bu)電(dian)場(chang)，主(zhu)要(yao)是(shi)工(gong)頻(pin)電(dian)場(chang)以(yi)串(chuan)模(mo)耦(ou)合(he)形(xing)式(shi)通(tong)過(guo)被(bei)測(ce)流(liu)體(ti)等(deng)外(wai)部(bu)媒(mei)介(jie)進(jin)入(ru)係(xi)統(tong)內(nei)部(bu)，其(qi)次(ci)是(shi)係(xi)統(tong)供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)和(he)勵(li)磁(ci)信(xin)號(hao)引(yin)入(ru)的(de)工(gong)頻(pin)形(xing)式(shi)的(de)幹(gan)擾(rao)
，此(ci)工(gong)頻(pin)幹(gan)擾(rao)的(de)特(te)點(dian)是(shi)幅(fu)值(zhi)遠(yuan)大(da)於(yu)流(liu)量(liang)信(xin)號(hao)且(qie)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)並(bing)隨(sui)工(gong)作(zuo)現(xian)場(chang)的(de)不(bu)同(tong)其(qi)形(xing)式(shi)如(ru)頻(pin)率(lv)、幅值也有所變化。

xiaochuqichuanmoganraodefangfashijiangbeiceliutilianghaojiedi，shicigongpinxinhaochengweizhenggexitongdejizhundianya，zhenggexitongdelingdianweisuichuanmoxinhaodebianhuaerbianhua，danqineibudedianyashibusuiqibianhuade。zaijiushizhaidailvbo，quchuxinhaochulibanyinrudegongpinzaosheng。

共模/差模幹擾

waibuganraodianchangouhejinruchuanshuxianbufen，juyouhunheyougongmohechamoxingshideganrao，ciganraojuyoubuquedingxing
，suishijiandidiandebutongerbianhua。quchufangfashijiangchuanganqiyufangdadianludechanglianjiexianyishuangjiaoxiandefangshichanrao，congerjianxiaohuilumianjiyijiangdichamoxingshideganyingdianya。youyuchuanshuxianjianhenjiejin，shidemeichanraoliangquanfenbiehuodederongxingouheganraodaxiaoxiangdengerjixingxiangfan
，jinerxiaochulezhenggenshuangjiaoxianyinrudechamoganrao，zaihouqidefangdadianluzhongshiyongyunsuanfangdaqijinxingchadongfangdaxiaochugongmoganrao。

串模幹擾

通過地線等途徑提高或降低基準電勢
，使係統的工作電壓不穩定。如圖5所示為傳感器與接收放大器的連接電路。連接傳感器和放大器的導線模型化為與電阻Rw1和Rw2串聯的理想導體。

圖5串模幹擾原理圖

傳感器模型轉化為電壓源Vs和與它相關的電阻Rs。節點Vg1是傳感器這邊的局部地，節點Vg2是接收端所在地的局部地。假設放大器的輸入端到局部地的電阻等於Ri。兩個局部地被電阻為Rg的分布式接地係統的導線連接在一起，因為有電流流進接地節點，所以兩個局部地就不可能處在同一電位上，而有Vgd的電勢差，則：
說明隻要Ri>>（Rs+Rw1）
，則隻將Vgd作為加入到Vs中的誤差或幹擾信號。

解決辦法有兩個：1）使用單點接地，斷開Vg1處節點與Vs的連線，這樣參考地隻有一個，Vgd也就無法在係統中形成通路；2）diergejiushixiangquchugongmoganraodefangfayiyangjiangchuanganqiyufangdadianludechanglianjiexianyishuangjiaoxiandefangshichanraobingzaijieshoufangdaqiduanzengjiayigechafenfangdaqi，tongguoqiuchazhidefangfaxiaochudixianyinrudeganrao。

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高低頻耦合幹擾

除上麵提到的頻率確定或形式確定的幹擾外，還有其他的現場幹擾進入
，譬如現場擁有15Hz以下的低頻及1kHz以上的高頻，其幹擾進入整個測量係統的傳輸線、daoxiandengbufenshoudaokongjiandianchangfushe
，daozhixinhaodianyaraodong
，dipinbufenyuchulifangdahouliuliangxinhaochuyutongyiliangji

，tashigongzuoxinhaozuodipinderaodong，rongyizaochengxinhaoyichu
，ergaopinxinhaofuzhijiaohouqiliuliangxinhaoxiao
，danrenghuiyingxiangcaiyangzhidejingdu。

為此，我們對信號進行較高Q值的窄帶濾波
，使用二階壓控型有源帶通濾波器作為濾波單元，其原理圖及頻率特性如圖6、7所示。

圖6二階帶通濾波原理圖

其傳遞函數：

再將圖6所示的電路進行四次級聯形成八階帶通濾波器，其頻率響應如圖8所示。

圖8 八階帶通濾波器幅頻圖

結束語

本文主要探討了在研發過程中遇到的各種噪聲情況及處理方法，當然電容式電磁流量計所涉及的噪聲方麵不僅如此
，運放的量化誤差、采樣時的量化誤差對測量精度都有影響，還需要對采樣後的數據進行線性化等處理並通過控製器對流量結果進行控製
、顯示。傳感器部分的形狀、結構和工藝及管體部分材料也需要引起足夠的重視。

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