電磁流量計信號檢測與采樣方法

來源：江蘇恒大儀表有限公司 2026年09月23日 07:30

電磁流量計傳感器的小流量信號非常微弱,尤其在需要電池供電而受到功耗限制的情況下,往往低至幾μV甚至1μV以下。為了將流量信號從環(huán)境噪音與測量電極的極化電勢中分離出來,必須要采用有效的信號檢測電路與數(shù)據(jù)采樣方法。因此,本文采用并聯(lián)同相差動放大電路,并結(jié)合具有低偏置電壓、低零漂的高性能OP放大器組成放大電路，以獲得具有高輸入阻抗、高穩(wěn)定性的前置放大電路,如圖1所示。后面連接的基本差動放大電路用來提高共模抑制比,其放大倍數(shù)為.

式中:Auf差動電路放大倍數(shù);RF1、RF2一前置放大級OP放大器A1、A2的負反饋電阻;R01一前級輸出電阻。
由于測量電極在被測流體中發(fā)生原電池反應,電極上獲得的信號不僅包含與流量相關(guān)的感應電動勢,還有直流極化電勢、磁通變化引起的交流噪聲等,以及通過各種耦合途徑引入環(huán)境因素帶來的高頻噪音。因此,在電極與放大器之間增加了低通濾波器,以減小環(huán)境噪聲的影響。此外，本文采用的單極性OP放大器,為了防止負半周期的信號丟棄,在濾波器與放大器之間增加偏置電路,將“浮動"的電極信號拉高進行放大。兩個放大電路具有對稱性,且并聯(lián)連接,通過單片機控制信號進行切換。

通過單片機對AD轉(zhuǎn)換器相應的引腳進行控制，獲得采用的采樣方式如圖2所示。在電極信號中,除了環(huán)境噪音外,還存在直流噪聲(極化電勢)和交流噪聲(磁通變化)。其中,直流噪聲由電極與流體接觸面的電化學特性決定,不隨時間變化，可通過相鄰的正半周期與負半周期的采樣數(shù)據(jù)做差來抑制。交流噪聲由磁場變化引起,由于勵磁脈沖使矩磁材料磁路在極短的時間內(nèi)完成磁場的反轉(zhuǎn),磁通變化dp/dt很大,會在電磁流量計的電極上產(chǎn)生附加電勢,其值在下一個勵磁脈沖到來之前隨時間衰減。為了減小交流噪聲的影響,對電極信號的半周期進行后端采樣。

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