一、信号檢(jian)測與采樣方法(fǎ)
　　電磁流量傳感(gǎn)器 的小流量信(xìn)号非常微弱,尤(yóu)其在需要電池(chí)供電而受到👅功(gōng)耗限制的情況(kuang)下,往往低至幾(ji)μV甚至1μV以下。爲🆚了(le)将流量信号從(cóng)環境噪音與測(ce)量電極的極化(huà)電勢中分離出(chū)來㊙️,必須要采用(yòng)有效的信号檢(jiǎn)測電路與數據(ju)采樣方法。因此(ci),本文采🍉用并聯(lian)同相差動放大(da)電路,并結合具(ju)有低偏置電壓(yā)、低零漂的高性(xing)能👈OP放大器組成(cheng)放大電路，以獲(huò)得具有高輸入(rù)阻抗、高🌈穩定性(xing)的前置放大電(diàn)路,如圖1所示。後(hòu)面連接的基本(běn)差動放大電路(lù)用💃來提高共模(mó)抑制比㊙️,其放大(da)倍數爲.
 
　　式中:Auf差(chà)動電路放大倍(bèi)數;RF1、RF2一前置放大(da)級OP放大器A1、A2的負(fu)㊙️反饋電阻;R01一前(qián)級輸出電阻。
　　由(you)于測量電極在(zai)被測流體中發(fā)生原電池反應(yīng),電極上獲得的(de)信号不僅包含(han)與流量相關的(de)感應電🏃🏻‍♂️動勢🌏,還(hai)有直流極化電(dian)勢、磁通變化引(yin)起的交流噪聲(sheng)等,以及通過各(gè)種耦合途徑引(yǐn)入環境因素帶(dai)來的高頻噪音(yin)。因此,在電極與(yu)放🐕大器之間增(zeng)加了低通濾波(bo)器,以㊙️減小環境(jing)噪聲的影響。此(ci)外，本文采用的(de)單極性OP放🐆大器(qi),爲了防止負半(ban)周期的信号丢(diu)棄,在濾波器與(yu)放大器之間增(zeng)加偏置電路,将(jiāng)“浮動"的電極信(xin)号拉高進行放(fang)大。兩個放大電(dian)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻路🏒具有對稱性(xing),且并聯連接,通(tōng)過單片機控制(zhi)信号進行切換(huàn)。
 
　　通過單片機對(duì)AD轉換器相應的(de)引腳進行控制(zhì)，獲得采用🔴的采(cǎi)樣方式如圖2所(suo)示。在電極信号(hào)中,除了環境噪(zao)音外,還存🐕在直(zhí)流噪聲(極化電(dian)勢)和交流噪聲(sheng)(磁通變化)。其中(zhong),直流噪聲由電(diàn)極與流體接觸(chu)面的電化學特(te)性決定,不💁随時(shi)間變❄️化，可通過(guò)相鄰的正📱半周(zhōu)期與負半周期(qī)的采樣數據做(zuò)差來抑制。交流(liu)噪聲由磁場變(biàn)化引起,由于勵(lì)磁脈沖使矩磁(ci)材料磁路在極(jí)短的時間内完(wán)成磁場的反轉(zhuǎn),磁通變化dp/dt很大(da),會在電極上産(chan)生附加電勢,其(qi)值在下一個勵(lì)🌏磁脈沖到來之(zhī)前随時間衰減(jian)。爲了減小交流(liú)噪聲的影響,對(duì)電極信号的半(ban)🏃周期進行後端(duan)采樣。
 
二、數據處(chù)理方法與結果(guǒ)
　　通過電極獲取(qǔ)的流量信号仍(reng)然參雜着很多(duo)幹擾信号以及(ji)電路自身的噪(zao)聲信号，經過前(qian)述差分放大、濾(lǜ)波、AD轉換後獲得(dé)的數🏒字量中仍(réng)含有一.定的幹(gàn)擾。爲了進一步(bu)淨化信号,抑制(zhì)幹擾，需采用一(yī)定的數字濾波(bō)等計算方法進(jin)行處理,算法如(rú)圖3所示。
 
　　圖3所示(shì)的流程爲測量(liang)系統采樣數據(jù)的處理過程,因(yīn)此‼️未涉♍及勵磁(cí)、通信等功能模(mó)塊。系統對采集(ji)的原始數據進(jin)行判斷,區分電(diàn)極處于空氣、靜(jing)水或流水等三(san)種不同狀态,如(rú)圖4所示。
 
　　根據狀(zhuang)态的判斷結果(guo)，将靜水和空氣(qì)中的數據置0,并(bing)傳輸至液晶屏(píng)顯示。若是流水(shui)狀态,則進--步進(jìn)行流量大小的(de)判定，判定的依(yi)據爲采樣數據(jù)的大小㊙️。對于小(xiao)流量數據進行(háng)小流濾波對于(yu)⭐大流數據進🏃行(háng)大流濾波。進行(háng)不同流量濾波(bō)的原因是針對(duì)管路中的流動(dòng)㊙️噪聲進行處理(lǐ)。小流量時對采(cai)樣數據進行算(suan)術平均濾波,而(ér)大流量時要進(jìn)行異常數據剔(tī)除及加權平均(jun)濾波。
 
三、測試結(jié)果分析
　　經過上(shàng)述測量方法與(yu)數據處理後的(de)DN20管徑試驗樣機(ji)💛測量結🔞果如表(biao)1所示。從表中可(ke)以看出,在常用(yong)流量Q3(4000L/h)内,流量🚶傳(chuan)感器具有很好(hao)的流量特性,在(zài)R200範圍内相對誤(wù)🔞差≤2%,在R160範圍内相(xiàng)對誤差≤1%。其流量(liang)誤差分布如圖(tú)5所示，在✊全流量(liang)範圍内,測量誤(wù)差全部在MPE(最大(dà)允許誤差)内。
 
四(si)、結論.
　　電磁流量(liàng)傳感器具有明(míng)顯測量優勢，但(dan)是信号弱、易受(shòu)幹擾也是必須(xu)解決的問題。本(běn)文根據被測信(xin)号産生的機理(lǐ)與特點,選用并(bìng)聯同相輸入差(chà)動放大電路進(jin)行信号放大,并(bìng)對采集數據㊙️進(jin)行數字濾波。根(gen)據流量信号的(de)特點，先進行空(kong)氣、小🌈流量、大流(liú)量的狀态判斷(duàn)。根據判斷結果(guo)，選擇與狀态相(xiàng)适應☀️的數據處(chu)理方法，以對不(bú)同流量狀态下(xià)的主要幹擾因(yīn)素進行排除,獲(huo)得流量數據。試(shì)驗樣機的測量(liang)結㊙️果驗證了本(běn)方法的可行性(xing),并爲更深入的(de)流量🥰測量提供(gòng)🥵了可借鑒的方(fāng)法。

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