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电磁流量计信号检测与采样方法 |
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| 发布时间：2022-11-30 09:14:46 点击次数： |
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电磁流量计传感器的小流量信号非常微弱,尤其在需要电池供电而受到功耗限制的情况下,往往低至几μV甚至1μV以下。为了将流量信号从环境噪音与测量电极的极化电势中分离出来,必须要采用有效的信号检测电路与数据采样方法。因此,本文采用并联同相差动放大电路,并结合具有低偏置电压、低零漂的高性能OP放大器组成放大电路，以获得具有高输入阻抗、高稳定性的前置放大电路,如图1所示。后面连接的基本差动放大电路用来提高共模抑制比,其放大倍数为.
式中:Auf差动电路放大倍数;RF1、RF2一前置放大级OP放大器A1、A2的负反馈电阻;R01一前级输出电阻。
由于测量电极在被测流体中发生原电池反应,电极上获得的信号不仅包含与流量相关的感应电动势,还有直流极化电势、磁通变化引起的交流噪声等,以及通过各种耦合途径引入环境因素带来的高频噪音。因此,在电极与放大器之间增加了低通滤波器,以减小环境噪声的影响。此外，本文采用的单极性OP放大器,为了防止负半周期的信号丢弃,在滤波器与放大器之间增加偏置电路,将“浮动"的电极信号拉高进行放大。两个放大电路具有对称性,且并联连接,通过单片机控制信号进行切换。
通过单片机对AD转换器相应的引脚进行控制，获得采用的采样方式如图2所示。在电极信号中,除了环境噪音外,还存在直流噪声(极化电势)和交流噪声(磁通变化)。其中,直流噪声由电极与流体接触面的电化学特性决定,不随时间变化，可通过相邻的正半周期与负半周期的采样数据做差来抑制。交流噪声由磁场变化引起,由于励磁脉冲使矩磁材料磁路在极短的时间内完成磁场的反转,磁通变化dp/dt很大,会在电磁流量计的电极上产生附加电势,其值在下一个励磁脉冲到来之前随时间衰减。为了减小交流噪声的影响,对电极信号的半周期进行后端采样。
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