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技術(shù)支持
插入式電磁流量計硬件電路分析
發(fā)布時(shí)間：2022-08-01 09:58:26
   插入式電磁流量計整個(gè)硬件電路（圖2）包括電源部分、勵磁電路部分、信號放大采集處理部分及輸入輸出顯示部分。其中影響流量計測量精度的主要是勵磁電路部分和信號放大采集處理部分。 
 
  勵磁電路采用低頻三值矩形波勵磁（圖3），這種勵磁方式既可以大幅減小由直流勵磁時(shí)產(chǎn)生的電極極化效應，也可以克服正弦波勵磁產(chǎn)生的正交干擾的影響，同時(shí)，低頻三值矩形波勵磁比低頻矩形波勵磁有更低的勵磁功率，而且還可以在零值勵磁時(shí)進(jìn)行零點(diǎn)自動(dòng)補償，穩定流量計的零點(diǎn)。 
 
  雖然插入式電磁流量計采用低頻三值矩形波勵磁時(shí)它的極化現象和正交干擾較弱，但也不能從根本上完全消除，再加上感應電動(dòng)勢在信號線(xiàn)傳輸過(guò)程中信號線(xiàn)也會(huì )在空間磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生干擾信號，所以實(shí)際測量得到的電壓信號是有用信號與各種干擾信號的“組合”，它不僅包含流速信號也包含各種干擾信號。 
  插入式電磁流量計兩個(gè)電極上實(shí)際測量得到的電壓信號可以用以下的信號模型來(lái)表示。即 
 
  微分干擾和同相干擾會(huì )隨著(zhù)磁場(chǎng)的穩定而快速消失；共模干擾和串模干擾會(huì )造成插入式電磁流量計零點(diǎn)漂移，傳輸信號線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)，確保儀表接地良好可大幅度減弱其影響；電化學(xué)干擾主要是電極表面的極化現象會(huì )造成插入式電磁流量計零點(diǎn)不穩，提高勵磁頻率可以減小其影響。觀(guān)察管道流體流速在5m/s左右時(shí)感應信號（圖4），可以發(fā)現除去毛刺感應信號幅值可達25mV,但其中有用信號的幅值在0.5mV左右，所以信號放大采集過(guò)程中要進(jìn)行濾波。參照勵磁方式，分析流速信號電壓的基本特征，以下從信號放大采集處理部分對流速信號能夠有效地、針對性地放大、處理和濾除雜波進(jìn)行分析。 
 
  前置放大電路（圖5）采用儀表放大器進(jìn)行放大，儀表放大器前端是RFI濾波器，濾除衰減大部分干擾信號，R1為精密電阻，確保放大倍數穩定。二極管D1、D2可以限制輸入信號的大小，避免誤接線(xiàn)造成損壞。 
 
  一款低成本、寬電源電壓范圍儀表放大器，該儀表放大器具有超高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低線(xiàn)性誤差、低輸出阻抗的優(yōu)點(diǎn)，查看芯片手冊可以得到。信號放大電路（圖6）采用運算放大器TLC2262，TLC2262是TI公司雙路運算放大器可以達到軌對軌輸出的性能，電阻R2、R4為精密電阻，確保放大倍數穩定，R24和C31組成一個(gè)低通濾波器。 
 
 
注：實(shí)際放大25倍，共模抑制比為20000倍,液體電導率≧25uS/cm，信號內阻一般小于400kΩ；誤差小于0.05%；溫漂小于0.01。 
  由低通濾波器進(jìn)行衰減并濾除部分雜波后的信號SIGN（圖7）經(jīng)模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)入精密ADC進(jìn)行AD轉換輸入單片機?？梢园l(fā)現，此時(shí)的信號與勵磁波形已經(jīng)十分相似，信號高低處已經(jīng)十分平滑，可以進(jìn)行AD轉換。 
 
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