電磁流量計(jì)系統(tǒng)抗干擾技術(shù)
電磁流量計(jì)系統(tǒng)抗干擾技術(shù)
電磁流量計(jì)的工作條件往往比較惡劣，因此會不可避免地受到來自各個(gè)方面的干擾。這些干擾不僅影響電磁流量計(jì)長期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，而且還將導(dǎo)致系統(tǒng)測量誤差加大，甚至給生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如何保證和提高流量計(jì)的可靠性和安全性，己成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可回避的問題。在不斷*流量計(jì)設(shè)計(jì)的過程中，人們分析系統(tǒng)受干擾的原因，提出抗干擾對策，總結(jié)出一系列的抗干擾措施。
一、硬件抗干擾技術(shù)
為了克服可能發(fā)生的各種干擾，保證流量檢測系統(tǒng)能夠可靠的運(yùn)行，現(xiàn)有的抗干擾技術(shù)在硬件方面采取如下措施：
1、抑制電源干擾
傳導(dǎo)干擾通常由交流電源端引入系統(tǒng)內(nèi)部。在體積較小的電子產(chǎn)品中，這種干擾是無法*克服的，只能盡量減小進(jìn)入干擾脈沖的幅度。為了抑制這種干擾，系統(tǒng)通常在交流進(jìn)線端串接低通LC 濾波器。這種方法在實(shí)際中己經(jīng)取得明顯效果，但為了抑制電源浪涌電壓的沖擊，系統(tǒng)還必須在電源線之間及電源線對地之間分別加裝壓敏電阻。
2、抑制傳輸線干擾
雙芯屏蔽電纜具有較強(qiáng)的抗力，可以抑制雜散電磁場通過感應(yīng)和輻射方式進(jìn)人信道而產(chǎn)生的干擾。因此，對于系統(tǒng)中傳輸距離較長的線路通常選用屏蔽電纜來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的連接，以達(dá)到抗干擾的目的。在一些應(yīng)用環(huán)境比較惡劣的系統(tǒng)中，為了進(jìn)一步抑制干擾，可采用光電隔離方式將系統(tǒng)控制部分與I/O 口部分分開，并采用雙電源供電。
3、盡量減小干擾
由于干擾抑制受到設(shè)備的體積、成本等多種因素的影響和限制，不可能*抑制掉，因此在進(jìn)行系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)時(shí)必須采取相應(yīng)的措施，以保證系統(tǒng)能夠可靠地運(yùn)行。通常的做法有：1)增加硬件看門狗電路。2)增加電壓監(jiān)測電路。3)選擇抗力較強(qiáng)的單片機(jī)系列。4)盡可能使用單片機(jī)的內(nèi)部程序存儲器和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器而不使用外部總線連接這些器件。5)協(xié)調(diào)好電路中不同類型IC 的電平匹配。6)數(shù)據(jù)總線和控制總線間形成板與板連接時(shí)，應(yīng)加總線驅(qū)動器。
4、提高PCB 設(shè)計(jì)的抗力
在模擬電路的設(shè)計(jì)中人們十分注意PCB 的工藝設(shè)計(jì)，因?yàn)槲⒎蚝练壍母蓴_會對模擬信號放大造成很大的誤差，甚至使檢測結(jié)果根本無法使用。而在數(shù)字電路中，由于數(shù)字電路具有較高的噪聲容限，人們往往忽視對電路板設(shè)計(jì)工藝的嚴(yán)格要求。其實(shí)，系統(tǒng)電路出現(xiàn)干擾以及EMC 難以通過大多是由于PCB 的設(shè)計(jì)存在問題。在靜態(tài)無干擾的情況下，系統(tǒng)一般都可以穩(wěn)定工作，即使PCB 設(shè)計(jì)存在某些問題。但在有干擾脈沖時(shí)，系統(tǒng)就可能會出現(xiàn)死機(jī)、程序跑飛等不穩(wěn)定的問題。PCB 的工藝設(shè)計(jì)通常要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：
1)地線的設(shè)計(jì)。在具有模擬和數(shù)字混合電路的PCB 中，數(shù)字地與模擬地應(yīng)分開走線，并在穩(wěn)壓電源的起點(diǎn)處匯集。高頻、微弱信號易受干擾，因此應(yīng)該用地線將其與其它電路分隔。另外，地線的設(shè)計(jì)要盡量粗，對易受干擾的部分應(yīng)加裝與地線相聯(lián)的屏蔽罩。
2)IC 去耦電容的設(shè)計(jì)。電網(wǎng)干擾或多或少會通過各種渠道進(jìn)到PCB 上：電路的瞬態(tài)信號電平轉(zhuǎn)換也會在PCB 內(nèi)部產(chǎn)生干擾。因此，PCB 合理的加裝去藕電容是十分必要的。小信號的輸入端，如傳感器信號的放大輸入級，應(yīng)在靠近管腳加裝容值較小的電容以濾除高頻干擾。
3)信號線的布局。在PCB 中，必須將數(shù)字信號、模擬信號、功率較大電壓較高的信號線分開布置， 特別應(yīng)防止強(qiáng)弱不同的信號線并行走線。對于高頻信號更要注意其分布參數(shù)及輻射的影響。
二、軟件抗干擾技術(shù)
竄入系統(tǒng)的干擾，其頻譜往往很寬，且具有隨機(jī)性。采用硬件抗干擾措施，只能抑制某個(gè)頻率段的干擾，仍會有干擾侵入系統(tǒng)。這時(shí)要充分發(fā)揮系統(tǒng)軟件方面的靈活性，采用軟件與硬件抗干擾措施相結(jié)合的方法提高系統(tǒng)的抗力。與硬件抗干擾不同，軟件抗干擾主要是從干擾形成后的抑制或消除上著手。常用的軟件抗干擾措施為:
1、指令冗余
為了使“跑飛”程序迅速納入正軌，在系統(tǒng)程序的關(guān)鍵地方插入一些單字節(jié)指令或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫，這稱之為指令冗余。指令冗余的主要實(shí)現(xiàn)方法有：1)使用NOP 指令?？稍陔p字節(jié)指令和3 字節(jié)指令之后插入兩個(gè)單字節(jié)NOP 指令，這可保證其后的指令不被拆散。2)重要指令冗余。對于程序流向起決定作用的指令(如RET, RETI, ACALL, LCALL, LJMP, JZ, JNZ, JC, DJNC 等)和某些對系統(tǒng)工作狀態(tài)有重要作用的指令(如SETB, EA 等)的后面，可重復(fù)寫上這些指令，以確保這些指令的正確執(zhí)行。
2、軟件陷阱
當(dāng)“跑飛”程序進(jìn)入非程序區(qū)(如EPROM 未使用的空間)或表格區(qū)時(shí)，采用冗余指令使程序納入軌道條件便不滿足，因此無法通過指令冗余實(shí)現(xiàn)抗干擾。此時(shí)可通過設(shè)定軟件陷阱來攔截亂飛程序，將其迅速引向一個(gè)位置，然后用一段程序?qū)y飛程序進(jìn)行出錯(cuò)處理以使系統(tǒng)恢復(fù)正常。所謂軟件陷阱， 就是使用引導(dǎo)指令強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)的地址，在那里對出錯(cuò)程序進(jìn)行處理的程序。軟件陷阱一般安排在程序中的如下位置:1)未使用的中斷區(qū)。2)未使用的EPROM 空間。3)非EPROM 芯片空間。
3、看門狗
系統(tǒng)程序因干擾而跑飛后也可能陷入“死循環(huán)”。指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控程序擺脫“死循環(huán)”的困境，因此必須采用程序監(jiān)視技術(shù)，既“看門狗”技術(shù)，使程序脫離“死循環(huán)”。所謂“看門狗”技術(shù)，就是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行時(shí)間超過己設(shè)定的時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)用強(qiáng)制措施使自己產(chǎn)生復(fù)位，從而使系統(tǒng)運(yùn)行納入正軌的方法。
4、數(shù)字濾波
為了消除干擾噪聲，工程中常將一組輸入數(shù)字序列進(jìn)行一定的運(yùn)算后轉(zhuǎn)換成另一組輸出數(shù)字序列，這就是數(shù)字濾波。設(shè)數(shù)字濾波器的輸入為X(n)，輸出為Y(n),則輸入序列和輸出序列之間的關(guān)系可用差分方程式表示為： (2.9)式中，輸入信號X(n)可以是模擬信號經(jīng)采樣和A/D 變換所得到的數(shù)字序列，也可以是計(jì)算機(jī)的輸出信號。具有上述關(guān)系的當(dāng)前數(shù)字濾波器的輸出，與其現(xiàn)在和過去的輸入、過去的輸出有關(guān)。數(shù)字濾波的主要方法為；1)程序判斷濾波；2)中位值濾波；3)算術(shù)平均值濾波；4)遞推平均濾波；5)防脈沖干擾平均值濾波；6)一階滯后濾波。分析表明，每種抗干擾措施都有其針對性，只具有一定的抗力。因此，在流量計(jì)設(shè)計(jì)中必須綜合使用各種抗干擾技術(shù)，以提高系統(tǒng)的抗干擾性能。--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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