一、信号檢測(cè)與采樣方法(fǎ)
　　電磁流量傳(chuán)感器 的小流(liú)量信号非常(cháng)微弱,尤其在(zai)需要電池供(gong)電而受到功(gong)耗限💯制的情(qing)況下,往往低(di)至幾μV甚至1μV以(yǐ)下。爲✔️了将流(liú)量信号從環(huan)境噪音與測(cè)量電極的極(ji)化電勢中分(fèn)離出來📱,必須(xū)要采用有效(xiào)的信号檢測(ce)電路🍉與數據(jù)采樣方法。因(yin)此,本文采用(yòng)并聯同相差(chà)動放🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大電路(lù),并結合具有(yǒu)低偏☁️置電壓(ya)、低零💃🏻漂的高(gao)性能OP放大器(qi)組成放大電(diàn)路，以獲得🥵具(jù)有高輸入阻(zǔ)✏️抗、高穩定性(xìng)的前置放大(da)電路,如圖1所(suǒ)示。後面連接(jie)的基本差動(dòng)放大電路用(yong)來提高共模(mo)抑制比,其放(fang)大倍數爲.
 
　　式(shi)中:Auf差動電路(lu)放大倍數;RF1、RF2一(yī)前置放大級(ji)OP放大器A1、A2的負(fù)反饋電阻💋;R01一(yi)前級輸出電(diàn)阻。
　　由于測量(liang)電極在被測(cè)流體中發生(sheng)原電池反應(yīng),電極上獲得(dé)的信号不僅(jin)包含與流量(liang)相關的感應(ying)電🐕動勢,還有(you)直流極化電(diàn)勢、磁通變化(hua)引起的交流(liu)噪㊙️聲等,以及(jí)通過各種耦(ou)合途徑引入(ru)環境因素帶(dai)來的高頻噪(zào)音。因此,在電(dian)極與放♻️大器(qi)之間🌈增加了(le)低通濾波器(qì),以減小環境(jìng)噪聲的影響(xiang)。此🔴外，本文采(cǎi)用❓的單極性(xing)OP放大器,爲了(le)防止負☔半周(zhou)期的信号丢(diu)棄💋,在濾波器(qì)與放大器之(zhī)間增加偏置(zhì)電路,将“浮動(dong)"的電極信号(hào)拉高進行放(fàng)大。兩個放大(dà)電路具有對(duì)稱性,且并聯(lián)連接,通過單(dan)片機控制信(xìn)号進行切換(huan)。
 
　　通過單片機(jī)對AD轉換器相(xiang)應的引腳進(jin)行控制，獲得(dé)🚶‍♀️采用的采樣(yàng)方式如圖2所(suo)示。在電極信(xìn)号中,除了環(huan)境噪音外,還(hái)存在直流噪(zào)💃🏻聲(極化電勢(shì))和交流噪聲(shēng)(磁通變化)。其(qí)中,直流噪💯聲(shēng)由電極與流(liu)體接觸面的(de)電化學特🐉性(xing)決定,不随時(shí)間變化，可通(tōng)過相鄰的正(zhèng)半周期與負(fù)半周期的采(cai)樣數據做差(cha)來抑制。交流(liú)噪聲由磁場(chǎng)變化引起,由(you)于勵磁脈沖(chòng)使矩磁材料(liào)磁路在極短(duan)的時間内完(wan)成磁場的反(fǎn)轉,磁通變化(hua)dp/dt很🔴大,會在電(dian)極上産生附(fù)加電勢,其值(zhí)在下一個勵(li)磁脈沖到來(lái)之前随時間(jiān)衰減。爲了減(jian)小交流噪聲(shēng)的影響,對電(diàn)極信号的半(bàn)周期進行後(hou)端采樣。
 
二、數(shu)據處理方法(fǎ)與結果
　　通過(guò)電極獲取的(de)流量信号仍(reng)然參雜着很(hen)多幹擾✨信号(hào)以及⭕電路自(zì)身的噪聲信(xìn)号，經過前述(shu)差分放大、濾(lü)波、AD轉換後獲(huò)得的數字量(liang)中仍含有一(yi).定的幹擾。爲(wei)了進一步淨(jìng)化信号,抑制(zhì)幹擾，需采用(yong)一定的數字(zi)濾波等計算(suan)方法進行處(chù)理,算法如圖(tú)3所示。
 
　　圖3所示(shì)的流程爲測(ce)量系統采樣(yang)數據的處理(li)過程🐪,因此未(wèi)涉及勵磁、通(tong)信等功能模(mo)塊。系統對采(cǎi)集的原始數(shu)據進行判斷(duan),區分🌈電極處(chu)于空氣、靜水(shui)或流水等三(sān)種不同🏃狀态(tai),如圖4所示🔞。
 
　　根(gen)據狀态的判(pan)斷結果，将靜(jìng)水和空氣中(zhong)的數據置0,并(bing)傳輸至液晶(jīng)屏顯示。若是(shi)流水狀态,則(ze)進--步進行流(liú)量大小🍓的判(pan)定，判定的依(yi)據爲采樣數(shù)據的大小。對(duì)于小流量數(shù)據進行♊小流(liu)濾波對于大(dà)流數據進行(háng)大流濾波。進(jìn)行不同流量(liang)濾✊波的原因(yīn)是針對管🔆路(lù)中的流動噪(zào)聲進行處理(lǐ)。小流量時對(dui)采樣數據進(jìn)行算術平均(jun1)濾波,而大流(liu)量時要進行(hang)異常數據剔(tī)除及加權平(ping)均濾波。
 
三、測(ce)試結果分析(xī)
　　經過上述測(ce)量方法與數(shù)據處理後的(de)DN20管徑試驗樣(yàng)機測量結果(guǒ)如表1所示。從(cóng)表中可以看(kan)出,在常用流(liu)量Q3(4000L/h)内,流量傳(chuán)感器具有很(hen)好的流量特(tè)性,在R200範圍内(nei)相對誤差≤2%,在(zài)R160範圍内相對(duì)誤差≤1%。其流量(liàng)誤差分布如(ru)圖5所示，在全(quán)流量範圍内(nei),測量誤差全(quán)部在MPE(最大允(yun)許誤差)内。
 
四(sì)、結論.
　　電磁流(liu)量傳感器具(ju)有明顯測量(liang)優勢，但是信(xìn)号弱、易受幹(gan)擾也是必須(xū)解決的問題(ti)。本文根據被(bei)測信号産💃🏻生(sheng)的機理與特(te)點,選用并聯(lián)同相輸入差(chà)動放大電路(lù)進行信号放(fang)大,并對采集(ji)數據進行數(shù)字濾波。根據(ju)流💘量信号的(de)特點，先進行(hang)空氣、小流量(liang)、大流💋量的狀(zhuang)态判㊙️斷。根據(ju)判斷結果，選(xuǎn)擇與狀态相(xiàng)适應👉的數據(jù)處理⛱️方法，以(yi)對不同流📱量(liàng)狀态下的主(zhu)要幹擾因素(su)進✌️行排除,獲(huò)得流量數據(ju)。試驗樣機的(de)測量結果驗(yan)證了本方法(fa)⚽的可行性,并(bìng)爲更💯深入的(de)流量☔測量提(tí)供了可借鑒(jiàn)的💘方法。

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