摘要：本文針對在檢定渦輪流量傳感器時輸出的電脈沖信號送至脈沖計數(shù)器的過程中很容易被周圍的電磁場干擾而影響了檢定結(jié)果的準確性的情況，設(shè)計隔離電路對干擾信號進行隔離，消除由于干擾而額外產(chǎn)生的誤差。

渦輪流量計是一種速度式流量儀表，它利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例的關(guān)系，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的體積流量大小。渦輪流量計由渦輪流量傳感器和流量顯示儀表(流量積算儀)組成，可實現(xiàn)瞬時流量和累積流量的計量。

1、渦輪流量傳感器的工作原理

渦輪流量傳感器的原理示意圖如圖1所示。在管道中心安放一個渦輪，兩端由軸承支撐，當流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，對一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而可以計算得到通過管道的流體流量。

渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度是通過裝在機殼外的傳感線圈來檢測。當渦輪葉片切割由殼體內(nèi)永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線時，就會引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器，對信號進行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號，送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值；同時亦將脈沖信號送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路，將脈沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進而指示瞬時流量值。圖2為渦輪流量計總體原理框圖。

2、渦輪流量傳感器的檢定及現(xiàn)實問題

2.1渦輪流量傳感器的檢定方法液體渦輪流量傳感器用水流量標準裝置進行檢定，裝置的準確度為0.1級。圖3為渦輪流量傳感器檢定示意圖。

當流體流過渦輪傳感器時，傳感器內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動，脈沖轉(zhuǎn)換器將葉輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為電脈沖，送入檢定裝置的脈沖計數(shù)器中。裝置的脈沖計數(shù)器與換向器同步，它只記錄換向器將流體換入工作量器時的脈沖數(shù)。在檢定過程完成后，讀取脈沖計數(shù)器的脈沖數(shù)及工作量器的實際體積值求得每個檢定點每次檢定的儀表系數(shù)。依據(jù)規(guī)程JJG198-94《速度式流量計檢定規(guī)程》，每個檢定點檢定三次，依次得出各次檢定所得的儀表系數(shù)計算出該流量點的平均儀表系數(shù)，從而得出該流量傳感器在一定流量范圍內(nèi)的平均儀表系數(shù)。

2.2檢定過程中存在的問題

正常工作時，渦輪流量傳感器的葉輪高速轉(zhuǎn)動，脈沖轉(zhuǎn)換器為了有效地捕捉到每一個葉片的轉(zhuǎn)動，其內(nèi)部的傳感線圈和前置放大器的靈敏度做得很高，很容易受到周圍電磁場的干擾而產(chǎn)生額外的干擾脈沖，干擾脈沖與正常脈沖疊加在一起傳送至脈沖計數(shù)器，從而影響其計量準確性。故在安裝渦輪流量傳感器時，要求做好接地，但是在實際檢定時，僅僅做接地處理往往還達不到消除干擾的目的，主要原因是檢定裝置附近，往往有大功率的用電設(shè)備，如水泵電機、風(fēng)扇、電子鎮(zhèn)流器的日光燈等等，都會釋放出干擾電磁波，特別是現(xiàn)在普遍采用變頻器驅(qū)動流體泵對流體源進行調(diào)壓穩(wěn)壓，變頻器產(chǎn)生的高次諧波對電源的污染相當嚴重，像渦輪流量計這類高靈敏度的設(shè)備必然受到干擾。

渦輪流量傳感器在檢定過程中如果受到干擾，檢定結(jié)果一般有以下特點：一是得到的儀表系數(shù)比正常值要大許多，這是因為疊加了干擾脈沖，在一次檢定中脈沖計數(shù)器接收到的脈沖數(shù)比正常值多了；另一個特點是重復(fù)性很差，往往0.5級的渦輪流量傳感器，檢定出其重復(fù)性達到2%甚至更大，這是因為干擾的隨機性，每一次的干擾程度都不一樣；還有就是在量程范圍內(nèi)線性度較差。表1為檢定一個型號為LWGY-80的渦輪流量傳感器，在受到干擾的情況下得到的數(shù)據(jù)。

2.3采取的措施

由表1可以看出，由于干擾的存在使得檢定數(shù)據(jù)發(fā)生了偏移，造成了檢定錯誤。

根據(jù)分析和實驗證明，干擾信號的進入，主要因為脈沖轉(zhuǎn)換器的電源由檢定裝置的直流穩(wěn)壓電源提供，電壓脈沖信號直接傳送至脈沖計數(shù)器，電網(wǎng)中高次諧波的干擾會經(jīng)過直流穩(wěn)壓電源進入脈沖轉(zhuǎn)換器，從而串入正常的脈沖當中。另外，脈沖轉(zhuǎn)換器與脈沖計數(shù)器之間的連接線，也不可避免地感應(yīng)到干擾信號。一種消除此類干擾的措施是斷開脈沖轉(zhuǎn)換器與檢定裝置之間的直接電的連接，采用電隔離的信號傳輸方式傳送脈沖信號，能夠有效隔絕干擾脈沖的進入。另一種采用光耦合器件的隔離電路如圖4所示:

電路中，采用光耦合器件來隔離脈沖計數(shù)器與脈沖轉(zhuǎn)換器，使它們之間沒有電的連接，脈沖轉(zhuǎn)換器由獨立的隔離電源供電，保證其正常工作，正常的脈沖信號能夠驅(qū)動光耦合器件，使其能順利通過隔離電路；而串入的干擾信號帶負載能力很低，而且主要是共模信號，不能驅(qū)動光耦合器件而被隔離，從而有效地消除了干擾。

對與前面例子相同的渦輪流量傳感器進行的另一次檢定，采取了上述的隔離措施，檢定數(shù)據(jù)見表2。

對比表1和表2可以看出，加入隔離電路后，每個流量點的重復(fù)性都有了很大的改善，在檢定的流量范圍內(nèi)線性度更有了*大的提高，而這些特性都是被檢渦輪流量傳感器本身固有的屬性，可見，干擾信號嚴重干擾了檢定結(jié)果，這種情況下必須采取隔離等措施避免由于其它設(shè)備的干擾而引入的檢定誤差。

3、小結(jié)

在檢定渦輪流量傳感器時，其輸出的電脈沖信號送至脈沖計數(shù)器的過程中很容易被周圍的電磁場干擾，影響了檢定結(jié)果的準確性，必須采取消除干擾的措施。運用隔離電路能有效地隔離干擾信號，阻止干擾脈沖進入到檢定裝置的脈沖計數(shù)器，消除額外產(chǎn)生的誤差，使檢定結(jié)果反映出被檢器的真實情況，具有較大的現(xiàn)實意義。