摘要(yao):通過對(duì)普遍使(shǐ)用于壓(ya)電式渦(wō)街流量(liang)計 上的(de)電荷放(fang)大電路(lù)的理論(lùn)分析,對(dui)原有的(de)電路進(jìn)行了改(gai)進。在電(dian)荷放大(dà)電路中(zhōng)應用差(cha)動放大(da)和引入(rù)直🌈流電(diàn)平的方(fāng)法🌈,提高(gāo)了壓電(dian)式渦街(jiē)流量計(jì)對低流(liú)速流體(ti)的測量(liàng)性能，從(cóng)而🔆降低(di)了測量(liàng)的最低(dī)下限值(zhi),并🌍且提(ti)高了測(cè)量精度(du)和抗幹(gan)擾能力(lì)。将改進(jin)後的渦(wō)街流量(liang)計 進行(háng)實驗,實(shí)驗表明(míng),改進後(hòu)的渦街(jiē)流量計(jì)的測量(liang)下㊙️限從(cong)🤩改進前(qian)的22.3m³/h下降(jiang)到18.5m³/h,最低(di)下限處(chu)的不确(què)定度從(cong)0.28%下降到(dao)0.165%,實驗結(jie)果證明(míng)改動是(shì)有效的(de)。
0引言
　　由(yóu)于渦街(jiē)流量計(jì)的原理(lǐ)相對簡(jiǎn)單,結構(gòu)也不太(tai)複雜，因(yin)💋此最近(jin)幾年得(de)到了飛(fēi)速的發(fa)展。但是(shi)渦街流(liú)🐕量計📐發(fa)展起來(lai)的時間(jiān)還不長(zhang),本身存(cun)在的--些(xiē)問題仍(réng)然沒有(yǒu)得到很(hěn)好的🚶解(jie)決。其中(zhong)非常大(da)的一個(ge)缺陷就(jiu)是渦🆚街(jiē)流量計(jì)💜對低流(liú)速流體(ti)不敏感(gǎn),當流速(su)低時渦(wō)街檢測(ce)不到流(liú)體的旋(xuán)渦,這個(ge)缺陷的(de)存在㊙️很(hen)大程度(dù)上限制(zhi)了它的(de)使用♋。工(gōng)業中.常(cháng)用的⛷️渦(wo)街流量(liang)計檢測(ce)旋渦頻(pin)率的方(fang)法是,在(zài)發生體(ti)尾部放(fang)⛷️置一個(ge)壓電晶(jīng)體,當有(you)旋渦産(chan)生時會(hui)因爲壓(ya)力的🔅變(biàn)化使壓(yā)電晶體(tǐ)産生電(dian)荷信号(hào),然後通(tōng)過電荷(he)放🤟大電(diàn)路将電(diàn)荷信号(hào)放大。因(yin)此電荷(hé)放大電(diàn)路的優(yōu)劣直接(jiē)影響渦(wō)街流量(liang)計❄️的性(xìng)能好壞(huài)問。本文(wén)通過👌對(dui)電♻️荷放(fàng)大電路(lù)的理論(lun)分析并(bing)結合渦(wō)街流量(liang)計自身(shēn)的特點(diǎn)對原有(yǒu)的電荷(he)放大電(dian)路進行(hang)了改進(jin),并在實(shí)驗中進(jin)行了驗(yan)證,得到(dào)了很好(hao)的實驗(yan)結果。
1電(diàn)荷放大(dà)器的原(yuan)理
　　壓電(dian)式渦街(jiē)流量計(ji)的工作(zuo)原理是(shi):當流體(tǐ)流過渦(wo)街發生(shēng)體⚽的時(shi)候在流(liú)體中産(chan)生旋渦(wo),旋渦産(chan)生向.上(shàng)的升力(li),檢測元(yuan)件把受(shou)到的升(sheng)力以應(ying)力形式(shi)作用在(zài)壓電晶(jing)體🏃元件(jiàn)上，轉換(huàn)成交變(biàn)的電荷(he)信号,經(jing)電荷放(fàng)大、濾波(bō)、整形後(hou)得到旋(xuan)渦頻率(lǜ)信号。電(dian)荷放大(dà)電路的(de)核心是(shì)将壓電(dian)晶體.上(shàng)受力産(chǎn)生的電(diàn)荷轉換(huàn)成電壓(ya)信📐号。其(qí)電路結(jié)構如圖(tú)1所示。
 
　　通(tōng)過電路(lu)圖利用(yong)基爾霍(huò)夫電流(liú)定律可(kě)以得出(chu)如下電(dian)流關系(xì):
I2=-i1+i2（1）
　　根據歐(ōu)姆定律(lǜ)可以把(bǎ)式（1）寫成(chéng)如下格(ge)式：
 
　　式中(zhong):Rƒ爲反饋(kuì)電阻;Cƒ爲(wèi)反饋電(dian)容;V0爲輸(shū)出電壓(yā);Vt爲輸入(ru)電壓;Es爲(wei)壓電晶(jing)體産生(shēng)的等效(xiào)電壓;Cs爲(wèi)信号源(yuán)等效電(diàn)容;Ce爲電(dian)纜之間(jian)的分布(bu)電容。
　　将(jiāng)下面2個(gè)公式代(dài)入式(1):
 
　　從(cóng)以上理(li)論分析(xi)可以得(de)出以下(xia)結論:當(dang)運放的(de)開環增(zeng)益足夠(gou)🈲大,下限(xiàn)頻率足(zu)夠低時(shi),輸出電(diàn)壓正比(bǐ)與輸入(ru)電荷量(liàng),這就是(shi)電荷放(fang)大器的(de)原理。
2改(gai)進的電(diàn)荷放大(dà)電路
　　通(tōng)過以上(shang)對電荷(he)放大電(dian)路的原(yuán)理研究(jiu)并結合(hé)渦街流(liú)⚽量計本(běn)身的一(yi)些特點(dian),本文設(shè)計出了(le)如圖2所(suo)示的😘電(dian)荷放大(da)電路。本(ben)電💘路的(de)主要特(tè)點是采(cǎi)用差動(dong)放大,而(ér)且爲了(le)增加本(běn).電路的(de)電壓信(xìn)号的幅(fu)值🐉和避(bì)免由于(yu)接地而(er)使低于(yú)地電位(wèi)的有用(yòng)信号丢(diu)失,在電(dian)路中引(yin)入了一(yī)個直流(liú)電平,有(you)效地避(bi)免了㊙️信(xìn)号在傳(chuan)輸過程(chéng)中被削(xuē)波。如💜圖(tú)2所示,運(yùn)放A2和電(dian)阻R3、R4組成(cheng)了電壓(yā)跟随電(dian)路,使🌈輸(shū)出電平(ping)能很好(hao)地穩定(ding)在某一(yī)值上,電(diàn)阻6R和電(dian)容C10可以(yi)抑制電(diàn)源引起(qǐ)的幹擾(rǎo)。
 

3實驗(yàn)研究
　　爲(wèi)了對改(gai)進後的(de)渦街流(liú)量計電(dian)荷放大(da)電路的(de)性能進(jin)💁行測🛀試(shi),在氣體(ti)裝置上(shang)進行了(le)實驗,并(bìng)與改進(jin)前的渦(wō)街流量(liang)計的❗測(cè)量結果(guo)進行了(le)比較。實(shí)驗結果(guo)顯示,改(gǎi)進後的(de)渦街🙇‍♀️流(liu)量計🏃‍♀️在(zai)測量下(xià)限從改(gai)進前的(de)22.3m³/h下降到(dào)18.5m³/h,最低下(xià)限處的(de)不确定(dìng)度從0.28%下(xià)降到0.165%,因(yīn)💰此可以(yǐ)看出改(gai)進後的(de)電👉荷放(fàng)大電路(lu)使渦街(jiē)流量計(ji)本身的(de)性🐉能得(dé)到了提(ti)高。
4結論(lùn)
　　本文通(tōng)過對整(zheng)個電荷(hé)放大電(dian)路的理(lǐ)論分析(xī),利用所(suǒ)得👅出的(de)理✍️論結(jié)果并且(qiě)兼顧到(dào)實際應(yīng)用中的(de)具體情(qing)況來獲(huo)取電路(lù)的各個(ge)參數值(zhi),應用于(yú)壓電式(shì)🐉渦街流(liu)量計上(shàng)性能優(you)良的電(diàn)荷放大(dà)電路,并(bing)通過🔆實(shí)驗驗證(zheng)了改進(jin)的結果(guǒ)是令人(rén)滿意的(de)。

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