一、信号檢(jian)測與采樣方法(fǎ)
　　電磁流量傳感(gan)器 的小流量信(xìn)号非常微弱,尤(you)其在需要電池(chí)供電而受到功(gong)耗限制的情況(kuang)下,往往低至幾(jǐ)μV甚至1μV以下。爲了(le)将流量信号從(cong)環境噪音與測(cè)量電極的極化(hua)電💜勢中分🌈離出(chu)來,必須要采用(yòng)有效的信🈲号檢(jiǎn)測電路與數據(jù)采樣方法。因此(cǐ),本文采用并聯(lian)同相差動放🈚大(dà)電路,并結☂️合具(ju)有低偏置電壓(ya)、低零漂的高性(xìng)能🌈OP放大器組成(cheng)放大電路，以獲(huo)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(ben)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(cha)動電路放大倍(bei)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(yóu)于測量電極在(zài)被測流體中發(fa)生原電池反應(ying),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(hái)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(ge)種耦合途徑引(yin)入環境因素帶(dài)來的高頻噪音(yīn)。因此,在電極與(yu)放大器之間☂️增(zeng)加了低通濾波(bō)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(qì),爲了防止負半(ban)周期的信号丢(diū)棄,在濾波器與(yǔ)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(diàn)路具有對稱性(xìng),且并聯連接,通(tong)過單⭐片機控制(zhì)信号進行切換(huan)。
 
　　通過單片機對(duì)AD轉換器相應的(de)引腳進行控制(zhi)，獲得采用的采(cǎi)樣方式如圖2所(suǒ)示。在電極信号(hao)中,除了環境噪(zào)音外,還存在直(zhi)流噪聲(極化電(dian)勢)和交流噪聲(shēng)⚽(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(tè)性決定,不随時(shí)間變化，可通過(guo)💁相鄰的正半周(zhōu)期與負半周期(qī)的采💞樣數據做(zuo)差來抑制。交流(liú)🙇‍♀️噪聲由磁場變(biàn)化引起,由于勵(li)磁脈沖使矩磁(ci)材料✏️磁路在極(ji)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(zhi)前随時✏️間衰減(jian)。爲了減小交流(liu)🚶噪聲的影響,對(dui)電極信号的半(bàn)周期進行後端(duān)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(réng)然參雜着很多(duo)幹擾💁信号以及(jí)電路自身的噪(zào)聲信号，經過前(qian)述差分放大、濾(lü)波、AD轉換後獲得(de)的數字量中仍(reng)含有一.定的幹(gàn)🤞擾。爲了進一步(bù)💞淨化信号,抑制(zhi)🥰幹擾，需采用一(yi)定的數字濾波(bo)等計算方法進(jin)行處理,算法如(ru)圖3所示。
 
　　圖3所示(shì)的流程爲測量(liàng)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(dian)極處于空氣、靜(jing)水或流水等三(san)種不同狀态,如(ru)🏃🏻圖4所示。
 
　　根據狀(zhuang)态的判斷結果(guo)，将靜水和空氣(qi)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(jin)行流量✂️大小的(de)判🤞定，判定的依(yī)據爲采樣數據(ju)的大小⚽。對于小(xiao)🥰流量數據進行(hang)小流濾波對于(yu)☂️大流數據進行(hang)大流濾波。進行(háng)不同流量濾波(bo)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(suàn)術平均濾波,而(er)大流量時要進(jìn)行異常數據剔(ti)除及加權平均(jun)濾波。
 
三、測試結(jié)果分析
　　經過上(shang)述測量方法與(yu)數據處理後的(de)DN20管徑試驗樣機(jī)測量結果如表(biǎo)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(hǎo)的流量特性,在(zài)R200範圍内相對誤(wu)差≤2%,在R160範圍内相(xiàng)對誤差≤1%。其流量(liang)誤差分布如👅圖(tu)5所示，在全流量(liàng)範圍内,測量誤(wù)差全部在MPE(最大(dà)允許誤差)内。
 
四(sì)、結論.
　　電磁流量(liàng)傳感器具有明(ming)顯測量優勢，但(dàn)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(xìn)号産🏃生的機理(lǐ)與特點,選用并(bing)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(jìn)行數字濾☔波。根(gēn)據流💰量信号的(de)特點，先進👨‍❤️‍👨行空(kōng)氣、小🍉流量、大流(liu)❌量的狀态判斷(duàn)。根據判斷結果(guǒ)，選擇與狀态相(xiàng)适應的數據處(chù)理方法，以對不(bú)同流量狀态下(xia)的主要幹擾因(yīn)素進行排除👅,獲(huò)得流量數據。試(shi)驗樣機的測量(liang)結果驗證了本(ben)方法的可行性(xìng),并爲更深🏃🏻入的(de)流量測量提供(gong)了可借鑒的方(fāng)法。

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