摘要:通過(guo)對普遍使(shǐ)用于壓電(diàn)式渦街流(liu)量計
上的(de)電荷放大(da)電路的理(lǐ)論分析,對(dui)原有的電(dian)路進行了(le)📐改進🛀。在電(dian)荷放大電(diàn)路中應用(yong)差動放大(dà)和引入直(zhi)流電🚶平的(de)方法,提高(gāo)㊙️了壓電式(shi)渦街流量(liàng)計對低流(liu)速流體的(de)測量性能(néng)，從而降低(dī)了測量的(de)最低下限(xian)值,并且提(ti)高了測量(liang)精度和抗(kàng)幹擾能力(lì)。将改進後(hou)的渦街流(liu)量計
進行(háng)實驗,實驗(yan)表明,改進(jìn)後的渦街(jiē)流量計的(de)測量下限(xian)從改🔴進前(qian)的22.3m³/h下降到(dao)18.5m³/h,最低下限(xian)處的不确(que)定度從0.28%下(xià)🥵降到0.165%,實驗(yàn)結果證明(ming)♍改動是有(yǒu)效的。
0引言(yán)
由于渦街(jie)流量計的(de)原理相對(dui)簡單,結構(gou)也不太複(fu)㊙️雜，因此最(zuì)近幾年得(dé)到了飛速(sù)的發展。但(dàn)是渦街流(liu)量計發展(zhan)起來的時(shi)間還不長(zhǎng),本身存在(zài)的--些問題(ti)仍然沒有(yǒu)得到🌂很好(hao)的解決。其(qi)中非常🚶♀️大(dà)的一個缺(quē)陷就是渦(wo)街流量計(jì)對低流速(su)流體不敏(mǐn)感,當流速(sù)低時渦街(jie)檢測不到(dao)流體的旋(xuán)渦,這個缺(que)陷的存在(zai)很大程度(du)上限制了(le)它的使用(yong)。工業中.常(chang)用的渦街(jiē)流量計檢(jian)測旋渦頻(pín)率的方法(fa)是,在🏃🏻♂️發生(shēng)體尾部放(fàng)置一個壓(yā)電晶體,當(dang)☀️有旋渦産(chǎn)生時會因(yin)爲壓力的(de)變化使壓(yā)電晶體産(chǎn)生電荷信(xin)号,然後通(tōng)過電荷放(fang)📱大電路将(jiang)電荷信号(hào)放大。因此(cǐ)電荷放大(dà)電路的優(yōu)劣直接影(yǐng)響渦街流(liu)量計的性(xìng)能好壞問(wèn)。本文通過(guò)對電荷放(fàng)大電路的(de)理論✉️分析(xī)并結合渦(wō)街流量計(ji)🏃🏻自身的特(te)點對原有(yǒu)的電荷放(fàng)大電路進(jìn)☂️行了改進(jìn),并在實驗(yàn)中進行了(le)驗證,得到(dào)了很好的(de)實驗結⚽果(guǒ)🔅。
1電荷放大(da)器的原理(li)
壓電式渦(wō)街流量計(ji)的工作原(yuán)理是:當流(liú)體流過渦(wo)街發🏃🏻♂️生體(tǐ)的時候在(zài)流體中産(chǎn)生旋渦,旋(xuán)渦産生向(xiàng).上的升力(lì),檢測元件(jian)把受到的(de)升力以應(yīng)力形式作(zuò)用在壓電(diàn)晶體元件(jiàn)上，轉換成(cheng)交變的電(dian)荷信号,經(jīng)電荷放大(dà)、濾波、整形(xíng)💜後得到旋(xuan)渦頻率信(xin)号。電荷放(fàng)大電路的(de)核心是将(jiang)壓電晶體(tǐ).上受力産(chan)生的電荷(he)轉換成電(dian)壓信号。其(qi)電路結構(gòu)如圖1所示(shì)。
通過電路(lu)圖利用基(ji)爾霍夫電(diàn)流定律可(kě)以得出如(rú)下電流關(guān)系:
I2=-i1+i2（1）
根據歐(ōu)姆定律可(kě)以把式（1）寫(xiě)成如下格(ge)式：
式中:Rƒ爲(wei)反饋電阻(zu);Cƒ爲反饋電(diàn)容;V0爲輸出(chu)電壓;Vt爲輸(shū)入電壓;Es爲(wei)壓電👄晶體(tǐ)産生的等(deng)效電壓;Cs爲(wèi)信号源等(deng)效☂️電容;Ce爲(wèi)電💰纜之間(jiān)的🏒分布電(diàn)容。
将下面(mian)2個公式代(dài)入式(1):
從以(yi)上理論分(fen)析可以得(dé)出以下結(jie)論:當運放(fang)的開環增(zēng)益☁️足夠大(da),下限頻率(lü)足夠低時(shí),輸出電壓(ya)正比☎️與輸(shū)入電荷量(liàng),這就是電(diàn)荷放大器(qì)的原理。
2改(gai)進的電荷(hé)放大電路(lu)
通過以上(shàng)對電荷放(fang)大電路的(de)原理研究(jiu)并結合渦(wō)街流㊙️量計(jì)本💞身的一(yi)些特點,本(ben)文設計出(chu)了如圖2所(suo)示的電荷(hé)放大電路(lù)☔。本電路的(de)主要特點(diǎn)是采用差(chà)動放大,而(ér)且爲🔞了增(zēng)加本.電路(lu)的電壓信(xìn)号的幅值(zhí)和避免由(yóu)于接地而(er)使低于地(dì)電位的有(you)用信号丢(diu)失,在電路(lu)中🈲引入了(le)一個直流(liú)電平,有效(xiao)地避免了(le)信号在傳(chuán)輸過程中(zhōng)被削波。如(rú)🏃🏻♂️圖2所示,運(yun)放A2和電阻(zu)R3、R4組成了電(dian)壓跟随👣電(dian)路,使輸出(chu)電平能很(hen)好地穩定(dìng)在某一值(zhí)上,電阻6R和(he)電容C10可以(yǐ)抑制電源(yuan)引起的幹(gan)擾。
3實驗(yan)研究
爲了(le)對改進後(hou)的渦街流(liú)量計電荷(hé)放大電路(lu)的性能進(jìn)行測♊試,在(zài)氣體裝置(zhi)上進行了(le)實驗,并與(yu)改進前的(de)渦街流量(liàng)計的測量(liang)結果進行(háng)了比較。實(shi)驗結果顯(xian)示,改進後(hòu)的渦街流(liú)量計在測(cè)量下限從(cong)改進前的(de)22.3m³/h下降到18.5m³/h,最(zui)低下限處(chu)的不确定(ding)度從0.28%下降(jiàng)到0.165%,因🌈此可(kě)以看出改(gai)進後的電(dian)⁉️荷放大電(diàn)路使渦街(jie)流量計本(běn)身的性能(neng)得到了提(ti)高。
4結論
本(běn)文通過對(dui)整個電荷(he)放大電路(lù)的理論分(fen)析,利用☔所(suo)得出🍓的🛀理(lǐ)論結果并(bing)且兼顧到(dào)實際應用(yòng)中的具體(tǐ)情況來獲(huò)取電路的(de)各個參數(shù)值,應用于(yú)壓電式渦(wo)街流量計(jì)上性能優(yōu)良的電荷(he)放大電路(lu),并通過✍️實(shí)驗驗證了(le)改進的結(jie)果是令人(ren)滿意的。
本(ben)文來源于(yu)網絡,如有(yǒu)侵權聯系(xi)即删除！
