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電磁流量計(jì)信號(hào)檢測(cè)與采樣方法

閱讀：9發(fā)布時(shí)間：2026-9-23

電磁流量計(jì)傳感器的小流量信號(hào)非常微弱,尤其在需要電池供電而受到功耗限制的情況下,往往低至幾μV甚至1μV以下。為了將流量信號(hào)從環(huán)境噪音與測(cè)量電極的極化電勢(shì)中分離出來(lái),必須要采用有效的信號(hào)檢測(cè)電路與數(shù)據(jù)采樣方法。因此,本文采用并聯(lián)同相差動(dòng)放大電路,并結(jié)合具有低偏置電壓、低零漂的高性能OP放大器組成放大電路，以獲得具有高輸入阻抗、高穩(wěn)定性的前置放大電路,如圖1所示。后面連接的基本差動(dòng)放大電路用來(lái)提高共模抑制比,其放大倍數(shù)為.

式中:Auf差動(dòng)電路放大倍數(shù);RF1、RF2一前置放大級(jí)OP放大器A1、A2的負(fù)反饋電阻;R01一前級(jí)輸出電阻。
由于測(cè)量電極在被測(cè)流體中發(fā)生原電池反應(yīng),電極上獲得的信號(hào)不僅包含與流量相關(guān)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),還有直流極化電勢(shì)、磁通變化引起的交流噪聲等,以及通過(guò)各種耦合途徑引入環(huán)境因素帶來(lái)的高頻噪音。因此,在電極與放大器之間增加了低通濾波器,以減小環(huán)境噪聲的影響。此外，本文采用的單極性O(shè)P放大器,為了防止負(fù)半周期的信號(hào)丟棄,在濾波器與放大器之間增加偏置電路,將“浮動(dòng)"的電極信號(hào)拉高進(jìn)行放大。兩個(gè)放大電路具有對(duì)稱性,且并聯(lián)連接,通過(guò)單片機(jī)控制信號(hào)進(jìn)行切換。

通過(guò)單片機(jī)對(duì)AD轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的引腳進(jìn)行控制，獲得采用的采樣方式如圖2所示。在電極信號(hào)中,除了環(huán)境噪音外,還存在直流噪聲(極化電勢(shì))和交流噪聲(磁通變化)。其中,直流噪聲由電極與流體接觸面的電化學(xué)特性決定,不隨時(shí)間變化，可通過(guò)相鄰的正半周期與負(fù)半周期的采樣數(shù)據(jù)做差來(lái)抑制。交流噪聲由磁場(chǎng)變化引起,由于勵(lì)磁脈沖使矩磁材料磁路在極短的時(shí)間內(nèi)完成磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn),磁通變化dp/dt很大,會(huì)在電磁流量計(jì)的電極上產(chǎn)生附加電勢(shì),其值在下一個(gè)勵(lì)磁脈沖到來(lái)之前隨時(shí)間衰減。為了減小交流噪聲的影響,對(duì)電極信號(hào)的半周期進(jìn)行后端采樣。

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