摘要(yào):通過對普遍使(shǐ)用于壓電式渦(wo)街流量計 上的(de)電荷放大電路(lu)的理論分析,對(dui)原有的電路進(jìn)行了改進。在🐇電(dian)荷放大電路中(zhong)應用差動放大(da)和引入直流電(dian)平的方法🎯,提高(gāo)了壓電式渦街(jie)流量計對低流(liú)速流體的測量(liàng)性能，從而降低(di)了測量的最低(di)下限值,并且提(ti)高了☎️測量精度(dù)和抗幹擾能力(li)。将改⁉️進後的渦(wō)街流量計 進行(háng)實驗,實驗表明(míng),改進後的渦街(jie)流量計的測量(liàng)🌈下限從改🈚進前(qián)的22.3m³/h下降到18.5m³/h,最低(di)下限處的不确(què)定度從0.28%下🌏降到(dào)0.165%,實驗結果證明(ming)改動是有效的(de)。
0引言
　　由于渦街(jie)流量計的原理(lǐ)相對簡單,結構(gòu)也不太複雜，因(yin)此最近幾年得(de)到了飛速的發(fā)展。但是渦街流(liú)量計發展起來(lai)✊的時間還💘不長(zhang),本身存在的--些(xiē)問題仍然沒有(yǒu)得到很好的解(jie)決。其中非常大(da)的一個缺♊陷就(jiù)是渦街流量計(ji)對低流速流體(tǐ)不敏感,當流速(su)低時渦街檢測(ce)不到流體的旋(xuán)渦,這個✉️缺陷的(de)存在很大程度(du)上🏃限制了它的(de)使用。工業中.常(chang)用的⛱️渦街流量(liàng)計檢測旋渦頻(pin)率的方法是,在(zai)發生體尾部放(fàng)置一個壓電晶(jing)體,當有旋渦産(chǎn)生時會🔴因爲壓(yā)力的變化使壓(yā)電晶體産生電(diàn)荷信号,然後通(tong)過電荷放大電(dian)路将電荷信号(hào)放大🏃‍♂️。因此電荷(he)放大🙇‍♀️電路的優(you)劣直接影響😍渦(wō)街流量計⁉️的性(xìng)能好壞問。本文(wen)通過對電荷放(fang)大電路的理論(lùn)分析并結合渦(wo)街流量計自身(shen)的特🌈點對原有(you)的電荷放大電(diàn)路進行了改進(jin)💁,并在實驗中進(jìn)行了🔴驗證,得到(dào)了很📱好的實驗(yan)結💋果🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
1電荷放大(da)器的原理
　　壓電(dian)式渦街流量計(jì)的工作原理是(shi):當流體流過渦(wō)街發生體的🌈時(shí)候在流體中産(chan)生旋渦,旋渦産(chǎn)生向.上的升力(lì),檢測☁️元件把受(shou)到的升力以應(ying)力形式作用在(zai)壓電晶體元件(jiàn)上，轉換成⁉️交變(biàn)的電荷信号,經(jing)電荷放大、濾波(bō)、整形後得到旋(xuan)渦頻率信号。電(diàn)荷放大電路的(de)核心是将壓電(dian)晶體.上受力産(chǎn)生的電荷轉換(huan)成電壓信号。其(qi)電路結構如圖(tu)1所示。
 
　　通過電路(lù)圖利用基爾霍(huo)夫電流定律可(ke)以得出如下電(dian)流關系:
I2=-i1+i2（1）
　　根據歐(ou)姆定律可以把(ba)式（1）寫成如下格(ge)式：
 
　　式中:Rƒ爲反饋(kuì)電阻;Cƒ爲反饋電(dian)容;V0爲輸出電壓(yā);Vt爲輸入電壓;Es爲(wèi)壓電晶體産生(sheng)的等效電壓;Cs爲(wèi)信号源等效👉電(diàn)容;Ce爲電纜之間(jiān)的分布電容。
　　将(jiang)下面2個公式代(dài)入式(1):
 
　　從以上理(li)論分析可以得(dé)出以下結論:當(dang)運放的開環增(zeng)益足夠❄️大,下限(xiàn)頻率足夠低時(shi),輸出電壓正比(bǐ)📐與輸入電荷量(liang),這就是電荷放(fàng)大器的原理。
2改(gǎi)進的電荷放大(dà)電路
　　通過以上(shang)對電荷放大電(diàn)路的原理研究(jiū)并結合渦街流(liú)量🏒計本身的一(yī)些特點,本文設(she)計出了如圖2所(suǒ)示的🏃🏻電荷放大(da)電路👌。本電路的(de)主要特點是采(cǎi)用差♌動放大,而(ér)且爲㊙️了增加本(ben).電路的電壓信(xìn)号的幅值和避(bi)免由于接地而(ér)使低于地電位(wei)的有用信号丢(diū)失,在電路中引(yǐn)入了一個☎️直流(liú)電平,有✉️效地避(bì)免了信号在傳(chuan)輸過程中被削(xuē)波。如🈲圖2所示,運(yùn)放A2和電阻🐕R3、R4組成(cheng)了電壓跟随電(dian)路,使輸出電平(ping)⭐能很好地穩定(ding)在某一值上,電(dian)阻6R和電容C10可以(yi)抑制電☁️源引起(qǐ)的幹擾。
 

3實驗(yan)研究
　　爲了對改(gai)進後的渦街流(liu)量計電荷放大(dà)電路的性能⛷️進(jìn)行測試,在氣體(tǐ)裝置上進行了(le)實驗,并與改進(jìn)前的渦街🈲流量(liàng)計的測量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼結果(guǒ)進行了比較。實(shi)驗結果顯示🔱,改(gai)進後💞的渦街流(liú)量計在測量下(xia)限從改進前的(de)22.3m³/h下降到18.5m³/h,最低下(xià)限處的不确定(ding)度從0.28%下降到0.165%,因(yin)🍓此可以看出改(gǎi)進後的電🈚荷放(fàng)大電路使渦街(jiē)流量🐅計本身的(de)性能得到了提(tí)高。
4結論
　　本文通(tōng)過對整個電荷(hé)放大電路的理(lǐ)論分析,利用所(suǒ)🈚得出的理論結(jié)果并且兼顧到(dao)實際應用中的(de)具體情‼️況來❗獲(huo)取電路的各個(gè)參數值,應用于(yu)壓電式渦街流(liu)量計上性能優(yōu)良的電☔荷放大(da)電路,并通過實(shi)驗驗證了改進(jin)的結果是令人(rén)滿意的☎️。

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