智能电磁流量计抗干扰技术的研究
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针对工频正弦波励磁下的正交干扰噪声，采用复杂的自动正交抑制系统减小正交干扰噪声的影响，但由于正交干扰噪声比流量信号电势大几个数量级正交抑制电子电路的任何不完善都将导致一部分正交干扰转换成同相干扰，使工频正弦波励磁电磁流量计零点漂移，流量测量精度难以提高。
采用低频矩形波励磁、三值低频矩形波励磁、双频矩形波励磁，正交干扰噪声演变成为微分干扰。由于微分干扰具有时段时，利用同步采样技术在磁场恒定期，即微分干扰衰减为零之后，采用宽脉冲同步采样（ 工频周期的偶数倍），以避免串入流量信号电势中的工频干扰的影响。其次采用控制励磁电流（励磁磁通）变化率的方法减小微分干扰的幅值，但减小流量信号采样的时间间隔；也可以采用程控增益技术使微分干扰时段增益为Odb，而恒磁通时段增益为100db，以减小微分干扰的幅值的影响。
对于工频共模干扰和工频串模干扰是常见的干扰，主要是由于电磁屏蔽缺陷、分布电容耦合、电磁流量计接地不良等原因产生，采用输入保护技术、高输入阻抗、高共模抑制比自举前置放大器技术以及重复接地技术，工频宽脉冲同步采样技术等提高抗工频干扰的能力。
2 流体介质特性产生的电化学干扰噪声
电化学极化电势干扰是由于电极感生电动势在两极极性不同而导致电解质在电极表面极化产生。虽然采用正负交变励磁磁场能显著减弱极化电势的数量级，但不能根本上完全消除极化电势干扰。其特性于流体介质的性质、电极材料性质、电极的外形尺寸形状有关，具有变化缓慢，数量级不大等特点，如图2所示流体电化学电势干扰及其解决方法。因此选择合适的电极材料（如碳化钨），设计最佳的电极形状的尺寸是减小极化电势的有效方法之一；另外采用正负两极性交变的矩形波励磁技术配合微处理器同步宽脉冲采样技术，到用微处理器运算功能前后两次采样值相减消除流量信号电势中的极化电势干扰。
图2 流体电化学级化电势干扰及其处理方法
流体流动噪声是在测量低导率液体（100vs/cm以下）流体流量时，电极的电化学电势定期波动，产生随流量增加而频率增加的随机干扰噪声，具有类似泥浆干扰的1/f频谱特性，因此提高励磁频率有助于降低流体流动噪声的数量级，以提高电磁流量传感器测量低导电率流体流量的信噪比。
图3 泥浆干扰电势波形和频谱特性
电磁流量计一般都采用工频交流电源供电，其电源电压的幅值和频率的变化都会给电磁流量计带来电源性干扰噪声。对电源电压的幅值变化，因采用多级集成稳压，一般而言电源电压的幅值变化对电磁流量的测量精度影响不大。当电源电压的频率波动时，虽然其波动范围有限，但对电磁流量计测量精度影响较大。在智能矩形波励磁电磁流量计中采用宽脉冲采样技术，其脉冲宽度为工频周期的整数倍，具同步于工频周期，以完全消除工频干扰，但前提条件是工频噪声干扰基本不变。当供电电源频率波动时，流量信号采样时使前后的工频噪声不能完全相同，虽然采用同步励磁技术、同步采样技术仍然不能完全消除工频干扰噪声，必须采用相应的频率补偿技术，使励磁电流、采样脉冲，A/D 转换同步于频率的变化。
四、智能电磁流量计硬件抗干扰技术
综合上述电磁流量计干扰噪声产生的物理和特性分析，智能电磁流量计分别采用硬件和软件干扰技术，以提高电磁流量计抗干扰能力。
1 新型励磁技术是提高电磁流量计抗干扰能力的重要手段
电磁流量计励磁技术的发展，不仅减弱电极极化电势、泥浆干扰、流动噪声的影响，又能改变工频干扰的形态，便于同步采样技术处理工频干扰噪声，以避免工频干扰的影响。目前电磁流量传感器采用工频频率同步三值低频矩形励磁和双频矩形波励磁，从而提高电磁流量计整个抗干扰能力，提高电磁流量计的测量精度和可靠性。
2 前置放大器的设计是提高抗干扰能力的首要环节
电磁流量传感器输出流信号十分微弱，内阻抗较高，因此高输出入阻抗、低漂移、低噪声、高CRMM前置放大器才能满足抗同相共模干扰的要求。前置放大器采用JFET高输入阻抗电压缓冲器，低漂移低噪声减法器，精密电阻精心匹配组成仪用放大器，并采用输入保护技术，共模电压自举技术和接地技术大大提高抗共模干扰的能力，抑制零点漂移的影响。
3 同步采样的频度补偿技术
同步采样和工频电源频率监视补偿技术，是提高抗流量信号电势中混入工频干扰和工频电源频率波动产生工频干扰能力的有效方法。同步采样技术，其采样脉宽为工频周期的整数倍，使流量信号电势中工频干扰平均值等于零，以消除工频干扰的影响；工频电源的频率波动补偿是保证频率的动态波动中，励磁电源和采样脉冲得以同步调整，真正实现同步采样技术和同步励磁技术，同步A/D转换，以降低工频干扰的影响。
4 采用新型HCMOS系列芯片技术
采用74HC系列芯片技术较采用74LS系列芯片其低噪声容限提高2.4倍，高燥声容限提高2.1倍，智能电磁流量计整个硬件采用74HC系列芯片，不仅降低整个功耗，而且提高元器件本身抗干扰能力，为电源流量计小型轻量一体化奠定了基础。
5 微处理器系统电源电压监视技术
智能电磁流量计中微处理器系统当电源瞬态欠压，励磁开关脉冲动作都会造成微处理器误动作，数据丢失等现象，因此必须采用可靠的复位电路和电源电压监视技术。最简单实用的方法是采用低成本电源配合高灵敏度的电源电压监视器，提高微处理器系统和抗干扰能力。如图4所示微处理器电压监视器，其采用TL7705CP电源电压监视器芯片，具有电源加电、电源瞬时欠压均能产生可靠的复位信号。
五、智能电磁流量计软件抗干扰技术
智能电磁流量计固化在EPROM中的软件配合硬件除完成智能电磁流量计的正常功能外，必须具备较强的抗干扰能力和容错能力，组成完善的应用程序。
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