电磁流量计系统抗干扰技术
电磁流量计系统抗干扰技术
电磁流量计的工作条件往往比较恶劣，因此会不可避免地受到来自各个方面的干扰。这些干扰不仅影响电磁流量计长期稳定、可靠地运行，而且还将导致系统测量误差加大，甚至给生产造成巨大的经济损失。如何保证和提高流量计的可靠性和安全性，己成为系统设计中不可回避的问题。在不断完善流量计设计的过程中，人们分析系统受干扰的原因，提出抗干扰对策，总结出一系列的抗干扰措施。
一、硬件抗干扰技术
为了克服可能发生的各种干扰，保证流量检测系统能够可靠的运行，现有的抗干扰技术在硬件方面采取如下措施：
1、抑制电源干扰
传导干扰通常由交流电源端引入系统内部。在体积较小的电子产品中，这种干扰是无法*克服的，只能尽量减小进入干扰脉冲的幅度。为了抑制这种干扰，系统通常在交流进线端串接低通LC 滤波器。这种方法在实际中己经取得明显效果，但为了抑制电源浪涌电压的冲击，系统还必须在电源线之间及电源线对地之间分别加装压敏电阻。
2、抑制传输线干扰
双芯屏蔽电缆具有较强的抗力，可以抑制杂散电磁场通过感应和辐射方式进人信道而产生的干扰。因此，对于系统中传输距离较长的线路通常选用屏蔽电缆来实现系统各部分的连接，以达到抗干扰的目的。在一些应用环境比较恶劣的系统中，为了进一步抑制干扰，可采用光电隔离方式将系统控制部分与I/O 口部分分开，并采用双电源供电。
3、尽量减小干扰
由于干扰抑制受到设备的体积、成本等多种因素的影响和限制，不可能*抑制掉，因此在进行系统电路设计时必须采取相应的措施，以保证系统能够可靠地运行。通常的做法有：1)增加硬件看门狗电路。2)增加电压监测电路。3)选择抗力较强的单片机系列。4)尽可能使用单片机的内部程序存储器和内部数据存储器而不使用外部总线连接这些器件。5)协调好电路中不同类型IC 的电平匹配。6)数据总线和控制总线间形成板与板连接时，应加总线驱动器。
4、提高PCB 设计的抗力
在模拟电路的设计中人们十分注意PCB 的工艺设计，因为微伏或毫伏级的干扰会对模拟信号放大造成很大的误差，甚至使检测结果根本无法使用。而在数字电路中，由于数字电路具有较高的噪声容限，人们往往忽视对电路板设计工艺的严格要求。其实，系统电路出现干扰以及EMC 难以通过大多是由于PCB 的设计存在问题。在静态无干扰的情况下，系统一般都可以稳定工作，即使PCB 设计存在某些问题。但在有干扰脉冲时，系统就可能会出现死机、程序跑飞等不稳定的问题。PCB 的工艺设计通常要重点注意以下几个方面：
1)地线的设计。在具有模拟和数字混合电路的PCB 中，数字地与模拟地应分开走线，并在稳压电源的起点处汇集。高频、微弱信号易受干扰，因此应该用地线将其与其它电路分隔。另外，地线的设计要尽量粗，对易受干扰的部分应加装与地线相联的屏蔽罩。
2)IC 去耦电容的设计。电网干扰或多或少会通过各种渠道进到PCB 上：电路的瞬态信号电平转换也会在PCB 内部产生干扰。因此，PCB 合理的加装去藕电容是十分必要的。小信号的输入端，如传感器信号的放大输入级，应在靠近管脚加装容值较小的电容以滤除高频干扰。
3)信号线的布局。在PCB 中，必须将数字信号、模拟信号、功率较大电压较高的信号线分开布置， 特别应防止强弱不同的信号线并行走线。对于高频信号更要注意其分布参数及辐射的影响。
二、软件抗干扰技术
窜入系统的干扰，其频谱往往很宽，且具有随机性。采用硬件抗干扰措施，只能抑制某个频率段的干扰，仍会有干扰侵入系统。这时要充分发挥系统软件方面的灵活性，采用软件与硬件抗干扰措施相结合的方法提高系统的抗力。与硬件抗干扰不同，软件抗干扰主要是从干扰形成后的抑制或消除上着手。常用的软件抗干扰措施为:
1、指令冗余
为了使“跑飞”程序迅速纳入正轨，在系统程序的关键地方插入一些单字节指令或将有效单字节指令重写，这称之为指令冗余。指令冗余的主要实现方法有：1)使用NOP 指令。可在双字节指令和3 字节指令之后插入两个单字节NOP 指令，这可保证其后的指令不被拆散。2)重要指令冗余。对于程序流向起决定作用的指令(如RET, RETI, ACALL, LCALL, LJMP, JZ, JNZ, JC, DJNC 等)和某些对系统工作状态有重要作用的指令(如SETB, EA 等)的后面，可重复写上这些指令，以确保这些指令的正确执行。
2、软件陷阱
当“跑飞”程序进入非程序区(如EPROM 未使用的空间)或表格区时，采用冗余指令使程序纳入轨道条件便不满足，因此无法通过指令冗余实现抗干扰。此时可通过设定软件陷阱来拦截乱飞程序，将其迅速引向一个位置，然后用一段程序对乱飞程序进行出错处理以使系统恢复正常。所谓软件陷阱， 就是使用引导指令强行将捕获的程序引向一个的地址，在那里对出错程序进行处理的程序。软件陷阱一般安排在程序中的如下位置:1)未使用的中断区。2)未使用的EPROM 空间。3)非EPROM 芯片空间。
3、看门狗
系统程序因干扰而跑飞后也可能陷入“死循环”。指令冗余技术、软件陷阱技术不能使失控程序摆脱“死循环”的困境，因此必须采用程序监视技术，既“看门狗”技术，使程序脱离“死循环”。所谓“看门狗”技术，就是当系统发现程序运行时间超过己设定的时间时，系统应用强制措施使自己产生复位，从而使系统运行纳入正轨的方法。
4、数字滤波
为了消除干扰噪声，工程中常将一组输入数字序列进行一定的运算后转换成另一组输出数字序列，这就是数字滤波。设数字滤波器的输入为X(n)，输出为Y(n),则输入序列和输出序列之间的关系可用差分方程式表示为： (2.9)式中，输入信号X(n)可以是模拟信号经采样和A/D 变换所得到的数字序列，也可以是计算机的输出信号。具有上述关系的当前数字滤波器的输出，与其现在和过去的输入、过去的输出有关。数字滤波的主要方法为；1)程序判断滤波；2)中位值滤波；3)算术平均值滤波；4)递推平均滤波；5)防脉冲干扰平均值滤波；6)一阶滞后滤波。分析表明，每种抗干扰措施都有其针对性，只具有一定的抗力。因此，在流量计设计中必须综合使用各种抗干扰技术，以提高系统的抗干扰性能。--扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
