摘要(yao):通過對普遍使用(yong)于壓電式渦街流(liu)量計 上的電荷放(fang)大電路的理論分(fen)析,對原有的電路(lu)進行🈲了改進。在✂️電(dian)荷放大電路中應(ying)用差動放大和引(yin)入直✊流電平的方(fāng)法⁉️,提高了壓電式(shì)渦街流量計對低(dī)流速流體的測量(liang)性能，從而降低了(le)測量的最低下限(xian)值,并且提高了測(cè)量精度❗和抗幹擾(rǎo)能力。将改🔞進後的(de)渦街流量計 進行(hang)實驗,實驗表明,改(gǎi)進後的渦街流量(liàng)計的測量下限🤟從(cóng)改💞進🍓前的22.3m³/h下降到(dao)18.5m³/h,最低下限處的不(bú)确定度從0.28%下降到(dào)0.165%,實驗結果證明改(gǎi)動是有效的。
0引言(yán)
　　由于渦街流量計(ji)的原理相對簡單(dan),結構也不太複雜(za)，因此最近幾年得(de)到了飛速的發展(zhan)。但是渦街流♊量計(ji)發展🔅起來的時間(jiān)還不長,本身存在(zai)的--些問題仍然沒(mei)有得到很好的解(jie)決。其中非常♉大的(de)一個缺㊙️陷就是渦(wo)街流量計🈚對低流(liú)速流體不敏感,當(dang)流速低時渦街檢(jian)測不到流體的旋(xuan)渦,這個缺陷的存(cún)在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼很大程度上限(xiàn)制了它的使用。工(gong)業中.常用的渦街(jie)流量計檢測旋渦(wo)頻率的方法是,在(zài)發生體尾部放♍置(zhi)♻️一個壓電晶體,當(dāng)有旋渦産生時會(huì)因爲壓力的💰變化(hua)使壓電晶體産生(shēng)電荷信号,然後通(tong)過電荷放🙇‍♀️大電路(lu)将電荷信号放大(da)。因此電荷放大電(diàn)路的優📱劣直接影(yǐng)響渦街流量計的(de)性能好壞問。本文(wén)通過對電荷放大(dà)電路的理論分析(xī)并結合渦街流量(liàng)計自身的特✨點對(dui)原有的電荷放大(dà)電路進行了改進(jin)🚩,并在實驗中進行(háng)了驗證,得到了很(hěn)好的實驗結果。
1電(dian)荷放大器的原理(li)
　　壓電式渦街流量(liàng)計的工作原理是(shì):當流體流過渦街(jie)🔱發生體的⁉️時候在(zài)流體中産生旋渦(wo),旋渦産生向⁉️.上的(de)升力,檢測元件把(ba)受到的升力以應(ying)力形式作用在壓(yā)電晶體元件上，轉(zhuan)換成交變的電荷(he)信号,經電荷放大(da)、濾波、整形後得到(dao)旋渦頻率信号。電(diàn)荷放大電路的核(hé)心是将壓電🈲晶體(tǐ).上受力💃🏻産生的電(dian)荷轉換成電壓♻️信(xin)号。其電路結構如(rú)圖1所示。
 
　　通過電路(lù)圖利用基爾霍夫(fū)電流定律可以得(de)出如下電📞流關系(xi):
I2=-i1+i2（1）
　　根據歐姆定律可(ke)以把式（1）寫成如下(xià)格式：
 
　　式中:Rƒ爲反饋(kui)電阻;Cƒ爲反饋電容(rong);V0爲輸出電壓;Vt爲輸(shū)入電壓;Es爲壓電晶(jing)體産生的等效電(dian)壓;Cs爲信号源等效(xiao)電容🔴;Ce爲電纜之間(jian)的分布電容。
　　将下(xia)面2個公式代入式(shì)(1):
 
　　從以上理論分析(xī)可以得出以下結(jie)論:當運放的開🤩環(huán)增益足🍉夠大,下限(xian)頻率足夠低時,輸(shū)出電壓正比與輸(shu)入電荷量,這就♈是(shì)電🏃‍♀️荷放大器的原(yuán)理。
2改進的電荷放(fàng)大電路
　　通過以上(shàng)對電荷放大電路(lu)的原理研究并結(jié)合渦街流🐉量計本(běn)💋身的一些特點,本(běn)文設計出了如圖(tú)2所示的電荷放大(dà)電路。本電路的主(zhu)要特點是采用差(chà)動放大,而且爲🆚了(le)增加♈本.電路的電(dian)壓信号的幅值🈚和(hé)避免由于接地而(er)使低于地電位的(de)有用信号丢👅失,在(zài)電路中引入了一(yi)個直流電平,有效(xiào)地避免了信号在(zai)傳輸過🌐程中被削(xuē)波。如圖2所示,運放(fàng)A2和電阻R3、R4組成了電(dian)壓跟随電路,使輸(shū)出電平能很好地(dì)穩定在某一值上(shàng),電阻6R和🌈電容C10可以(yǐ)抑制電源💋引起的(de)幹擾。
 

3實驗研究
　　爲了(le)對改進後的渦街(jiē)流量計電荷放大(da)電路的性能進行(hang)測試,在氣體裝置(zhì)上進行了實驗,并(bìng)與改進前的渦街(jie)流量計的測量🧡結(jie)果進行了比較。實(shi)驗結果顯示👨‍❤️‍👨,改進(jin)後的渦街✏️流量計(ji)在測量下限從改(gǎi)進前的22.3m³/h下降🌍到18.5m³/h,最(zuì)低下限處的不⛷️确(que)定度從0.28%下降到0.165%,因(yin)此可以看出✨改進(jin)後的電🐕荷放大電(dian)路使渦街流量✌️計(ji)本身的性能得到(dao)了提高。
4結論
　　本文(wén)通過對整個電荷(he)放大電路的理論(lùn)分析,利用所得出(chū)💁的理論結果并且(qiě)兼顧到實際應用(yòng)中的具體情況來(lái)🧡獲取電路的各個(ge)參數值,應用于壓(yā)電式🈲渦街流量計(ji)上性能優良的電(dian)荷放大電路,并通(tōng)過實驗驗證了改(gai)進的結果是令人(ren)滿意的🐪。

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