智能電磁流量計硬件、軟件抗干擾技術

一、智能電磁流量計硬件抗干擾技術

綜合上述電磁流量計干擾噪聲產生的物理和特性分析，智能電磁流量計分別采用硬件和軟件干擾技術，以提高電磁流量計抗*力。
1 新型勵磁技術是提高電磁流量計抗*力的重要手段
電磁流量計勵磁技術的發展，不僅減弱電極極化電勢、泥漿干擾、流動噪聲的影響，又能改變工頻干擾的形態，便于同步采樣技術處理工頻干擾噪聲，以避免工頻干擾的影響。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，從而提高電磁流量計整個抗*力，提高電磁流量計的測量精度和可靠性。
2 前置放大器的設計是提高抗*力的首要環節
電磁流量傳感器輸出流信號十分微弱，內阻抗較高，因此高輸出入阻抗、低漂移、低噪聲、高CRMM前置放大器才能滿足抗同相共模干擾的要求。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干擾的能力，抑制零點漂移的影響。
3 同步采樣的頻度補償技術
   同步采樣和工頻電源頻率監視補償技術，是提高抗流量信號電勢中混入工頻干擾和工頻電源頻率波動產生工頻*力的有效方法。同步采樣技術，其采樣脈寬為工頻周期的整數倍，使流量信號電勢中工頻干擾平均值等于零，以消除工頻干擾的影響；工頻電源的頻率波動補償是保證頻率的動態波動中，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A/D轉換，以降低工頻干擾的影響。
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，智能電磁流量計整個硬件采用74HC系列芯片，不僅降低整個功耗，而且提高元器件本身抗*力，為電源流量計小型輕量一體化奠定了基礎。
5 微處理器系統電源電壓監視技術
智能電磁流量計中微處理器系統當電源瞬態欠壓，勵磁開關脈沖動作都會造成微處理器誤動作，數據丟失等現象，因此必須采用可靠的復位電路和電源電壓監視技術。zui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*力。如圖4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、電源瞬時欠壓均能產生可靠的復位信號。
 二、智能電磁流量計軟件抗干擾技術
智能電磁流量計固化在EPROM中的軟件配合硬件除完成智能電磁流量計的正常功能外，必須具備較強的抗*力和容錯能力，組成完善的應用程序。
1 數字濾波技術
數字濾波技術是智能儀器中zui常采用的技術，能夠完成模擬濾波器不能完成的功能，很容易解決脈沖干擾剔除、數字電路毛刺干擾消除、A/D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。
2 程控放大器技術
程控放大器技術即解決電磁流量計量程自動轉換問題，同時利用增益控制方法有效削弱微分干擾峰值使放大器過載的問題，便于流量信號電勢處理，提高抗微分干擾的能力。
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，*地提高硬件系統的可靠性，從而提高整個智能電磁流量計的抗*力。具體包括CPU自診斷，定時器診斷，中斷功能診斷，RAM診斷，A/D通道診斷和校正，D/A通道診斷，數字I/O口通道的診斷等部分，涉及到智能電磁流量計的關鍵部件。
4 微處理器抗干擾技術
上述各種抗干擾措施是解決輸入、輸出通道中的各種干擾問題，當干擾噪聲沒有作用到微處理器本身時，微處理器仍然正確無誤地執行各種抗干擾軟件，消除或者削弱干擾噪聲對電磁流量計輸入輸出通路的影響，當干擾噪聲通過三總線等作用到微處理器本身，CPU將不能按正常狀態執行程序，導致智能電磁流量計整個工作混亂，為了提高微處理器自身的抗*力采用硬件和軟件相配合的多種抗干擾措施。多種復位方式解決失控的CPUzui簡單的方法，掉電保護技術，軟件指令冗余措施，軟件陷阱抗干擾方法也是排除智能電磁流量計微處理器失控的有效方法。
5 程序運行監視系統(WATCHDOG)
智能電磁流量計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能及時發并強迫系統復位，擺脫死循環狀態。