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智能期货配资抗幹擾技術的研究

  期货配资是基于導電性流體在磁場中運动所産生的感應電勢来推算流體流量的測量儀表,其基本工作原理是電磁感應定律。因此電磁耦合靜電感應是期货配资幹擾噪聲的首要来源;被測流體介質特性産生的電化学幹擾噪聲是期货配资幹擾噪聲的第二来源;期货配资供電電源的電壓和頻率波动等電源幹擾噪聲是期货配资幹擾噪聲的第三来源。

以上三類幹擾噪聲的来源、機理、特性不同。對期货配资的影響方式不同,相應采用的抗幹擾措施也不同。本文結合雙頻矩形波勵磁智能期货配资的研究工作,着重就智能期货配资抗幹擾技術加以探讨,提出一些抗幹擾的對策,以供智能儀器研究設計參考。

2期货配资幹擾噪聲的物理機理、特性及其對策为了對期货配资抗幹擾技術加以探讨,首先必須對期货配资幹擾噪聲産生的物理機理和特性加以分析研究,從而根據各種幹擾噪聲的特性采用相應的抗幹擾對策,以提高期货配资抗幹擾的能力。

2.1    工頻幹擾噪聲

工頻幹擾噪聲是由電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合,其二是期货配资工作現場的工頻共模幹擾,其三是供電電源引入的工頻串模幹擾等,其産生的物理機理均是電磁感應原理。首先就電磁流量傳感器勵磁繞組和流體、電極、放大器輸入回路的電磁耦合産生的工頻幹擾對期货配资工作影響最大,而且在不同的勵磁技術下其表現的形态、特性不同,因而采取抗幹擾措施也不同,電磁流量傳感器原理見圖1(a)。在工頻正弦波勵磁磁場下,此種電磁耦合工頻幹擾噪聲表現形式为正交幹擾(見圖1b),又稱为變壓器電勢,其特點是幹擾噪聲幅值和工頻正弦波勵磁頻率成正比,相位滞後流量信号電勢90°,且幅值較流量信号電勢大幾個數量級。
 

 

對于工頻共模幹擾和工頻串模幹擾是常見的幹擾,主要是由于電磁屏蔽缺陷、分布電容耦合、期货配资接地不良等原因産生,采用輸入保護技術、高輸入阻抗、高共模抑制比自舉前置放大器技術以及重複接地技術,工頻寬脈沖同步采樣技術等提高抗工頻幹擾的能力。

2.2流體介質特性産生的電化学幹擾噪聲

(a)電化学極化電勢幹擾是由于電極感生電动勢在兩極極性不同而導致電解質在電極表面極化産生。雖然采用正負交變勵磁磁場能顯著減弱極化電勢的數量級,但不能根本上完全消除極化電勢幹擾。

(b)泥漿幹擾是在測量泥漿、纖維漿等液固兩相導電性流體流量時,固體顆粒或者氣泡擦過電極表面時,電極表面的接觸電化学電勢突然變化,電磁流量傳感器輸出信号出現尖峰脈沖狀幹擾噪聲。

(c)流體流动噪聲是在測量低導率液體(100vscm以下)流體流量時,電極的電化学電勢定期波动,産生随流量增加而頻率增加的随機幹擾噪聲,具有類似泥漿幹擾的1f頻譜特性,因此提高勵磁頻率有助于降低流體流动噪聲的數量級,以提高電磁流量傳感器測量低導電率流體流量的信噪比。

2.3供電電源性幹擾

期货配资一般都采用工頻交流電源供電,其電源電壓的幅值和頻率的變化都會給期货配资帶来電源性幹擾噪聲。對電源電壓的幅值變化,因采用多級集成穩壓,一般而言電源電壓的幅值變化對電磁流量的測量精度影響不大。當電源電壓的頻率波动時,雖然其波动範圍有限,但對期货配资測量精度影響較大。

3智能期货配资硬件抗幹擾技術

綜合上述期货配资幹擾噪聲産生的物理和特性分析,智能期货配资分别采用硬件和軟件幹擾技術,以提高期货配资抗幹擾能力。

3.1新型勵磁技術是提高期货配资抗幹擾能力的重要手段

期货配资勵磁技術的發展,不僅減弱電極極化電勢、泥漿幹擾、流动噪聲的影響,又能改變工頻幹擾的形态,便于同步采樣技術處理工頻幹擾噪聲,以避免工頻幹擾的影響。目前電磁流量傳感器采用工頻頻率同步三值低頻矩形勵磁和雙頻矩形波勵磁,從而提高期货配资整個抗幹擾能力,提高期货配资的測量精度和可靠性。

3.2前置放大器的設計是提高抗幹擾能力的首要環節

電磁流量傳感器輸出流信号十分微弱,内阻抗較高,因此高輸入阻抗、低漂移、低噪聲、高CRMM前置放大器才能滿足抗同相共模幹擾的要求。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,并采用輸入保護技術,共模電壓自舉技術和接地技術大大提高抗共模幹擾的能力,抑制零點漂移的影響。
 

3.3同步采樣的頻率補償技術

同步采樣和工頻電源頻率監視補償技術,是提高抗流量信号電勢中混入工頻幹擾和工頻電源頻率波动産生工頻幹擾能力的有效方法。同步采樣技術,其采樣脈寬为工頻周期的整數倍,使流量信号電勢中工頻幹擾平均值等于零,以消除工頻幹擾的影響;工頻電源的頻率波动補償是保證頻率的动态波动中,勵磁電源和采樣脈沖得以同步調整,真正實現同步采樣技術和同步勵磁技術,同步AD轉換,以降低工頻幹擾的影響。

3.4采用新型HCMOS系列芯片技術

采用74HC系列芯片技術較采用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,智能期货配资整個硬件采用74HC系列芯片,不僅降低整個功耗,而且提高元器件本身抗幹擾能力,为期货配资小型輕量一體化奠定了基礎。

3.5微處理器系統電源電壓監視技術

智能期货配资中微處理器系統當電源瞬态欠壓,勵磁开關脈沖动作都會造成微處理器誤动作,數據丢失等現象,因此必須采用可靠的複位電路和電源電壓監視技術。最簡單實用的方法是采用低成本電源配合高靈敏度的電源電壓監視器,提高微處理器系統和抗幹擾能力。如圖2所示微處理器電壓監視器,其采用TL7705CP電源電壓監視器芯片,具有電源加電、電源瞬時欠壓均能産生可靠的複位信号。

4智能期货配资軟件抗幹擾技術

智能期货配资固化在EPROM中的軟件配合硬件除完成智能期货配资的正常功能外,必須具備較強的抗幹擾能力和容錯能力,組成完善的應用程序。

4.1數字濾波技術

數字濾波技術是智能儀器中最常采用的技術,能夠完成模拟濾波器不能完成的功能,很容易解決脈沖幹擾剔除、數字電路毛刺幹擾消除、AD轉換器的抗工頻能力以及輸入微處理器數字的可靠性問題。

4.2程控放大器技術

程控放大器技術即解決期货配资量程自动轉換問題,同時利用增益控制方法有效削弱微分幹擾峰值使放大器過載的問題,便于流量信号電勢處理,提高抗微分幹擾的能力。

4.3微處理器硬件故障自診斷技術

微處理器硬件故障自診斷技術是采用軟件容錯設計,極大地提高硬件系統的可靠性,從而提高整個智能期货配资的抗幹擾能力。具體包括CPU自診斷,定時器診斷,中斷功能診斷,RAM診斷,AD通道診斷和校正,DA通道診斷,數字IO口通道的診斷等部分,涉及到智能期货配资的關鍵部件。

4.4微處理器抗幹擾技術

上述各種抗幹擾措施是解決輸入、輸出通道中的各種幹擾問題,當幹擾噪聲沒有作用到微處理器本身時,微處理器仍然正确無誤地執行各種抗幹擾軟件,消除或者削弱幹擾噪聲對期货配资輸入輸出通路的影響,當幹擾噪聲通過三總線等作用到微處理器本身,CPU将不能按正常狀态執行程序,導致智能期货配资整個工作混亂,为了提高微處理器自身的抗幹擾能力采用硬件和軟件相配合的多種抗幹擾措施。多種複位方式解決失控的CPU最簡單的方法,掉電保護技術,軟件指令冗餘措施,軟件陷阱抗幹擾方法也是排除智能期货配资微處理器失控的有效方法。

4.5程序運行監視系統(WATCHDOG)

智能期货配资采用程序運行監視系統以監視微處理器執行應用程序的狀況,當程序正彈到一個臨時構成的死循環中時看門狗能及時發并強迫系統複位,擺脫死循環狀态,圖3所示是由硬件和軟件配合構成的程序運行監視器。

5結束語

智能期货配资多種抗幹擾技術的采用,使期货配资抗幹擾能力增強,精度和可靠性提高,不僅實現了期货配资小型輕量一體化智能化,而且推动了期货配资的廣泛應用,开拓了期货配资的潛在市場。
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