一、信(xin)号檢測與(yǔ)采樣方法(fa)
　　電磁流量(liàng)傳感器 的(de)小流量信(xin)号非常微(wēi)弱,尤其在(zai)需要電池(chi)供電而受(shòu)到🌂功耗限(xiàn)制的情況(kuàng)下,往往低(di)至幾μV甚至(zhì)1μV以下。爲了(le)将流量👨‍❤️‍👨信(xìn)号從環境(jìng)噪音與測(ce)量電極的(de)極化電🐪勢(shi)中分離出(chu)來,必須要(yào)采用有效(xiào)的信号檢(jiǎn)測電路與(yu)數據采樣(yàng)方法。因此(cǐ),本文采用(yòng)并聯同相(xiang)差動放大(da)電路,并結(jié)合具有低(dī)偏置電壓(ya)、低零💛漂的(de)高性能OP放(fang)大器組成(cheng)放大電路(lu)，以獲得♻️具(jù)有高輸入(rù)阻抗、高穩(wen)定性的前(qian)置放㊙️大電(dian)路,如圖1所(suo)示。後面連(lián)接的基本(ben)差動放大(dà)電路用💞來(lai)提高共模(mó)抑制比,其(qí)放大倍✌️數(shù)爲.
 
　　式中:Auf差(chà)動電路放(fàng)大倍數;RF1、RF2一(yī)前置放大(dà)級OP放大器(qì)A1、A2的負反饋(kuì)電阻;R01一前(qian)級輸出電(dian)阻。
　　由于測(ce)量電極在(zài)被測流體(tǐ)中發生原(yuan)電池反應(yīng),電極上獲(huò)得的信号(hao)不僅包含(hán)與流量相(xiàng)關的感應(yīng)電動勢,還(hái)有直流極(ji)化電勢、磁(cí)通變化引(yin)起的交流(liú)噪聲等,以(yǐ)及通過💘各(ge)種耦合途(tu)徑引入環(huan)境因素帶(dài)來的高頻(pín)噪音。因此(ci),在💁電極與(yǔ)放🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大器之(zhī)間增加了(le)低🔞通濾波(bō)器,以🔞減小(xiǎo)環境噪聲(sheng)的影響。此(ci)外，本文采(cǎi)用的單極(ji)性OP放大器(qi),爲了防止(zhi)負半周期(qī)的信号丢(diū)棄,在濾波(bo)器❗與放大(da)🌈器之間增(zeng)加偏置電(dian)路,将“浮動(dòng)"的電極信(xin)号拉高進(jìn)行🔞放大。兩(liǎng)個放大電(dian)路具有對(dui)稱性,且并(bìng)聯連接,通(tōng)過單片機(ji)控制信号(hào)進行切換(huan)。
 
　　通過單片(piàn)機對AD轉換(huàn)器相應的(de)引腳進行(háng)控制，獲得(dé)采用的采(cai)⛹🏻‍♀️樣方式如(ru)圖2所示。在(zài)電極信号(hao)中,除了環(huan)境噪☂️音外(wài)💃,還存在直(zhi)🆚流噪聲(極(ji)化電勢)和(he)交流噪聲(sheng)(磁通變化(hua))。其中,直流(liú)噪聲由電(diàn)極與流體(tǐ)接觸面的(de)💁電化學特(tè)性決定,不(bú)随時間變(biàn)化，可通過(guo)相鄰的正(zhèng)半周期與(yǔ)負☎️半周期(qī)的采樣數(shu)據做差🥵來(lái)抑制。交流(liú)💯噪聲由磁(ci)場變化引(yin)起,由于勵(lì)磁脈沖使(shǐ)矩磁材料(liao)磁路在極(jí)短的時間(jiān)内完成磁(ci)場的🔞反轉(zhuan),磁通變化(huà)dp/dt很大,會在(zài)電極上産(chǎn)生附加電(dian)勢,其值💘在(zài)下一個勵(lì)磁脈沖到(dào)來之前随(suí)時🌈間衰減(jiǎn)✏️。爲了減小(xiǎo)交流噪聲(shēng)😘的影響,對(duì)電極信号(hào)的半周期(qi)進行後端(duan)采樣。
 
二、數(shu)據處理方(fang)法與結果(guo)
　　通過電極(ji)獲取的流(liú)量信号仍(reng)然參雜着(zhe)很多幹擾(rao)🔱信号以‼️及(ji)電路自身(shen)的噪聲信(xìn)号，經過前(qian)述差分放(fàng)大、濾波、AD轉(zhuan)換後☔獲得(de)🐪的數字量(liàng)中仍含有(yǒu)一.定的幹(gàn)擾。爲了進(jìn)一步淨化(huà)信号,抑制(zhì)幹擾，需✌️采(cǎi)用一定的(de)🥰數字濾波(bō)等計算方(fang)法進行處(chù)理,算法如(rú)圖3所示。
 
　　圖(tú)3所示的流(liú)程爲測量(liang)系統采樣(yàng)數據的處(chu)理過程✌️,因(yīn)此📐未涉🌈及(jí)勵磁、通信(xìn)等功能模(mó)塊。系統對(dui)采集的原(yuan)始數據進(jin)行判斷,區(qu)分電極處(chù)于空氣、靜(jing)水或流水(shuǐ)等三種不(bú)同狀态,如(ru)圖4所示。
 
　　根(gēn)據狀态的(de)判斷結果(guǒ)，将靜水和(hé)空氣中的(de)數據置0,并(bìng)傳輸至液(ye)晶屏顯示(shì)。若是流水(shuǐ)狀态,則進(jin)--步進行流(liú)量大小的(de)判定，判定(ding)的依據爲(wèi)采樣數據(jù)的大小👉。對(dui)于小🥰流量(liang)數❗據進行(háng)小流濾波(bō)對于大流(liu)數據進行(háng)大流濾波(bo)。進行不同(tong)流量濾🌈波(bo)的原因是(shi)針對管路(lu)中的流動(dòng)📞噪聲進行(hang)處理。小流(liú)量時對采(cai)樣數據進(jìn)行算術平(píng)均濾波,而(er)大流量時(shí)要進行異(yì)常🈲數據💋剔(tī)除及加權(quan)平均濾波(bo)。
 
三、測試結(jié)果分析
　　經(jing)過上述測(cè)量方法與(yǔ)數據處理(lǐ)後的DN20管徑(jing)試驗樣機(jī)測☂️量💞結果(guǒ)☎️如表1所示(shì)。從表中可(ke)以看出,在(zài)常用流🌐量(liàng)Q3(4000L/h)内,流量傳(chuán)感器具有(yǒu)很好的流(liú)量特性,在(zài)R200範圍内相(xiàng)對誤差≤2%,在(zài)R160範🆚圍内相(xiàng)🔞對誤差≤1%。其(qi)流量🌐誤差(cha)分布如圖(tú)5所示，在全(quan)流量範圍(wéi)内,測量誤(wù)差全部在(zài)MPE(最大允許(xǔ)誤差)内。
 
四(sì)、結論.
　　電磁(cí)流量傳感(gǎn)器具有明(ming)顯測量優(you)勢，但是信(xìn)号弱、易受(shòu)幹擾也是(shi)必須解決(jué)的問題。本(ben)文根據被(bèi)測信号産(chǎn)生的機理(li)☂️與特🏒點,選(xuan)用并聯同(tóng)相輸入差(cha)動放大電(diàn)路進行信(xin)号放大,并(bing)對采集數(shù)據進行數(shù)字濾😘波。根(gen)據流量信(xìn)号的特點(dian)，先進行空(kong)氣、小流量(liàng)、大流量的(de)狀态判🔞斷(duan)。根據判斷(duan)結果，選擇(ze)與狀态相(xiàng)适應🐪的數(shù)據處理📱方(fang)法，以對不(bú)同流量狀(zhuang)态下的主(zhu)要幹擾因(yin)素進行排(pái)除,獲得流(liu)量數據。試(shi)🐇驗樣機的(de)測量結果(guo)驗證了本(běn)方法的可(ke)行性,并爲(wèi)更深入的(de)流量測量(liang)提供了可(kě)借鑒的方(fāng)法。

本文來(lái)源于網絡(luo),如有侵權(quan)聯系即删(shān)除！