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的中介，它是測量系統中硬件的關鍵部分，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)轉變為單片機可接受的直流信號(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，所以希望電阻數值取得很大。采用如圖的電路，實現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據手冊。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。如有的信號調理電路在流速為0.5m/s 時偏置達到了2 伏。為了便于后續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生產電磁流量計、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、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，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站：