電磁流量計模擬信號處理電路
電磁流量計模擬信號處理電路
電磁流量計是法拉第電磁感應定律的具體應用。導電流體在磁場中流動切割磁力線，產(chǎn)生感應電動勢。此感應電動勢是一個微弱的交變信號，在實際測量中基本上可以測出1 m/s 流速對應0.1mV 感應電動勢，且此信號內(nèi)阻高，為兆歐級，同時噪聲信號多，尤其為50Hz 工頻干擾，幅值遠遠大于流量的感應電動勢信號。
信號處理電路是傳感器和單片機系統(tǒng)的中介，它是測量系統(tǒng)中硬件的關鍵部分，作用是將傳感器的感應電勢信號(微伏至毫伏級的交流信號)轉變?yōu)閱纹瑱C可接受的直流信號(05V)，其電路原理框圖如圖41 所示。低通濾波單片機A/ D 轉換高通濾波濾波預處理傳感器信號放大圖4.1 信號處理電路原理框圖Fig.4.1 Principle frame of signal treatment circuit 信號處理電路有以下單元組成：
（1） 濾波預處理單元，電路如圖4.2 所示： 圖4.2 濾波預處理單元電路Fig.4.2 Pretreatment unit of filtering circuit 利用運放的跟隨作用，使得A, B 兩點的電壓相等，A, B 間電阻趨于無窮大，這樣將使高通濾波器(R2、R3, C2 和運放組成)的電阻近似于運放的輸入阻抗。由于信號傳輸線的影響和電極表面阻抗的變化，進入信號調(diào)理電路的信號夾雜有微小的直流分量，如果讓其直接進入放大器，在很大的放大倍數(shù)下，一對電極信號中的直流分量的差值很容易使放大的信號失真，甚至使放大器飽和而不正常工作，為此采用高通濾波器來實現(xiàn)隔直。在設計高通濾波器時，應保證其截止頻率很小，以使信號順利通過。如果電容C2 太大，微小的交流信號將難以通過，所以希望電阻數(shù)值取得很大。采用如圖的電路，實現(xiàn)了濾波器的電阻等價于運放的輸入阻抗，而一般的FET 型運放輸入阻抗很容易達到108歐姆。電阻R1 和電容C1 構成低通濾波器，消除高頻干擾。
(2)信號放大單元。電路如圖4.3 所示： 圖4.3 信號放大電路Fig.4.3 Signal amplifier 為了對電極檢測到的小信號進行處理，需將其放大。這里選用了儀用放大器AD620。儀用放大器是一種用來測量兩個輸入端之間的電位差，并以設定的增益對信號進行精密放大的專用增益模塊，它是與傳感器配合使用的重要放大器。它有著良好的特性：
1)輸入阻抗高，可高于109歐姆；
2)偏置電流低；
3)共模擬制比高；
4)平衡的差動輸入；
5)具有良好的溫度穩(wěn)定性；
6)增益可由用戶選擇不同的增益電阻來確定；
7)單端輸出。AD620 的具體性能可參閱其數(shù)據(jù)手冊。使用AD620 時只需外接一增益電阻即可，為了保證測量系統(tǒng)的高精度，我們選用了精度為0.01% 的50 歐姆的精密電阻作為AD620 的增益電阻，放大倍數(shù)為1000 倍。這樣可保證的共模抑制比， 使增益的非線性最小。
(3)高通濾波單元。電路如圖4.4 所示。圖4.4 高通濾波電路Fig.4.4 High pass filter 由于濾波預處理電路分布參數(shù)的影響，使得一對電極的差動信號在進入儀用放大器之前經(jīng)過的預處理過程不*一樣，造成儀用放大器的輸出有直流偏置，有時還很大。如有的信號調(diào)理電路在流速為0.5m/s 時偏置達到了2 伏。為了便于后續(xù)A/D 采樣，需將此直流偏移電平消除掉，因此設計了此單位增益的二階巴特沃斯高通濾波器。在此濾波電路中，R 和C 分別取1MΩ和0.68uF，則高通截止頻率為： 0 。1 0.234 2 f Hz .RC . .
（4）低通濾波單元。電路如圖4.5 所示。圖4.5 低通濾波電路Fig.4.5 Low pass filter 經(jīng)過前面各單元的處理，感應電動勢信號有可能仍然存在一定的高頻尖峰噪聲，因此設計了此單位增益的二階巴特沃斯低通濾波器。在此濾波電路中，R 和C 分別取10KΩ。和0.68uF，則低通截止頻率為0 1 23.4 2 f Hz .RC . . 這幾個部分可以連在一起，其中預處理部分是對稱的，分別對應于電磁流量計傳感器的正極和負極。用ProtelDXP 生成PCB 圖如圖4.6：圖4.6 信號處理電路PCB 圖Fig.4.6 PCB frame of signalprocessing circuit 實物圖見圖4.7： 圖4.7 模擬部分PCB 板Fig.4.7 PCB board of analog part --擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網(wǎng)站：
