一、信号檢(jian)測與采樣方法
　　電(dian)磁流量傳感器 的(de)小流量信号非常(chang)微弱,尤其在需要(yào)電池供電而受🔆到(dao)功耗限制的情況(kuang)下,往往低至幾μV甚(shèn)至1μV以下。爲了将流(liú)量🈲信号🥰從環境噪(zào)音與測量電極的(de)極化電勢中分離(li)出來🍓,必須要采用(yong)有效的信号檢測(ce)電路與數據采樣(yang)方法。因此,本文采(cǎi)用并聯同相差動(dong)放大電路,并結合(he)具有低偏置電壓(yā)、低零漂的高性能(neng)OP放大器組成放🐅大(da)電路，以獲得📱具有(you)高輸入阻抗、高♈穩(wen)定性的前置放大(dà)電路,如圖1所示。後(hòu)面連接的基👈本差(chà)動放大電路用⭐來(lai)提高共模抑制比(bǐ)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,其放大倍數爲.
 
　　式(shi)中:Auf差動電路放大(da)倍數;RF1、RF2一前置放大(da)級OP放大器A1、A2的☀️負反(fǎn)饋電阻;R01一前級輸(shu)出電阻。
　　由于測量(liang)電極在被測流體(ti)中發生原電池反(fǎn)應,電極上獲得的(de)信号不僅包含與(yǔ)流量相關的感應(ying)電動勢,還有直流(liu)極化電勢、磁通變(biàn)化引起的交流噪(zao)聲等,以及通過各(ge)種耦合途徑引入(rù)環💜境因素帶來🐆的(de)高頻噪音。因此,在(zai)電極與放大器之(zhi)間增加了低✌️通濾(lǜ)波器,以減小環境(jìng)噪聲的影響。此外(wài)，本文采用的單極(jí)性OP放大器,爲了防(fáng)止負☀️半周期的信(xìn)号丢棄,在濾波器(qi)🈲與放大器之間增(zeng)加偏置電路,将“浮(fu)動"的電極信号拉(la)高進行✊放大。兩個(gè)放大電路🧑🏾‍🤝‍🧑🏼具有對(duì)稱🌈性,且并聯連接(jie),通過單片機控🥰制(zhì)信号進行切💋換。
 
　　通(tong)過單片機對AD轉換(huan)器相應的引腳進(jin)行控制，獲得🏃采用(yòng)的采樣方式如圖(tu)2所示。在電極信号(hào)中,除了環境噪音(yīn)外,還存在直流噪(zào)🐆聲(極化電勢)和交(jiao)流噪聲🔞(磁通變化(hua))。其中,直流噪聲由(yóu)電極與流體接觸(chù)面的電化學特性(xìng)決定,不🔞随時間變(bian)化，可通過相鄰的(de)正半周期與負🧑🏾‍🤝‍🧑🏼半(bàn)周期的采樣數據(jù)做差來抑制。交流(liu)噪聲由磁場變❗化(huà)引起,由于勵磁脈(mo)沖使矩磁⚽材料磁(cí)路在極短的時間(jian)内完成磁場的反(fǎn)轉,磁通變化dp/dt很大(da),會在電極上産🆚生(sheng)附加電勢,其值在(zài)✊下一個勵磁脈沖(chòng)到來之前随時🔆間(jiān)衰減。爲了減小交(jiao)流噪聲的影響,對(duì)電極信🧡号的半🍉周(zhou)期進行後端☔采樣(yang)。
 
二、數據處理方法(fǎ)與結果
　　通過電極(ji)獲取的流量信号(hào)仍然參雜着很多(duō)幹擾信号以及電(diàn)路自身的噪聲信(xin)号，經過前述差分(fen)放大、濾波、AD轉換後(hou)獲得的數字量中(zhong)仍含有一.定的幹(gan)擾。爲了進一步淨(jìng)化信号,抑制✌️幹擾(rao)，需🙇🏻采用一定的數(shù)字濾波等計算方(fang)♍法進行處㊙️理,算法(fǎ)如圖3所示。
 
　　圖3所示(shi)的流程爲測量系(xi)統采樣數據的處(chu)理過程,因此未涉(shè)及勵磁、通信等功(gong)能模塊。系統對采(cǎi)集的📧原始數據進(jin)行判斷,區分電極(jí)處于空氣、靜水或(huò)流水等三種不同(tóng)狀态,如圖4所示。
 
　　根(gēn)據狀态的判斷結(jié)果，将靜水和空氣(qi)中的數據置0,并🐉傳(chuán)✂️輸❗至液晶屏顯示(shi)。若是流水狀态,則(ze)進--步進行流量大(da)小的判定，判定的(de)依據爲采樣數據(ju)的大小。對于小流(liú)量數據進行小流(liu)濾波對于大流數(shu)據進行大流濾波(bō)。進行不同流量濾(lǜ)波的原因是針對(duì)管路中的流動噪(zào)聲進行處理。小流(liu)量時對采樣數據(jù)💋進行算術平🧑🏽‍🤝‍🧑🏻均濾(lǜ)波,而大流量時要(yao)進行異常數據剔(tī)除及加📞權平均濾(lǜ)波。
 
三、測試結果分(fèn)析
　　經過上述測量(liàng)方法與數據處理(lǐ)後的DN20管徑試驗樣(yàng)機測量結果🌈如表(biao)1所示。從表中可以(yi)看出,在常用流量(liang)Q3(4000L/h)内,流量傳感❓器具(ju)有很好的流量特(te)性,在R200範圍内相對(duì)誤差≤2%,在R160範圍内相(xiang)對誤差≤1%。其流量誤(wu)差分布如圖5所示(shi)，在🈲全流量範圍内(nei),測量誤差全部在(zài)MPE(最大允許誤差)内(nei)。
 
四、結論.
　　電磁流量(liang)傳感器具有明顯(xiǎn)測量優勢，但是信(xin)号弱、易受幹擾也(yě)是必須解決的問(wen)題。本文根據被測(ce)信🐇号産生的機理(lǐ)與特點,選用并聯(lian)同相輸入差動放(fàng)大電路進行信号(hao)放大,并對采集數(shù)據進行數字濾波(bō)。根據流量信号的(de)✉️特點，先進行空氣(qi)、小流量、大流🙇🏻量的(de)狀态判斷。根據判(pàn)斷✌️結果，選擇與狀(zhuàng)态相适應的數據(ju)處理方法，以對不(bu)同流量狀态下的(de)主要幹擾因素進(jìn)行排除,獲得流💰量(liang)數據。試驗樣機的(de)測量結果驗證了(le)本方法的可行性(xìng),并爲更♈深入的流(liú)量測量提供了可(ke)借鑒的方法。

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