一、信号檢測(ce)與采樣方法(fǎ)
　　電磁流量傳(chuán)感器 的小流(liú)量信号非常(chang)微弱,尤其在(zai)需要電池供(gong)電而💃🏻受到☔功(gōng)耗限制的情(qing)況下,往往低(dī)至幾μV甚至1μV以(yǐ)下。爲了将流(liu)量信号從環(huan)境噪音與測(ce)量電極的極(ji)化電🈲勢中分(fen)⁉️離出來🐕,必須(xū)要🔆采用有🈲效(xiào)的信🤩号檢測(cè)電路與數據(ju)采樣方法。因(yin)此,本文采用(yong)并聯同♊相差(cha)動放🙇‍♀️大電路(lu),并結合具有(you)低偏置電壓(yā)、低零♈漂的高(gāo)性能OP放大器(qi)組成🐆放大電(dian)路，以獲得具(ju)有高輸入阻(zu)抗、高穩定性(xìng)的前置放大(da)電路,如圖1所(suǒ)示。後面連接(jiē)的基🧑🏾‍🤝‍🧑🏼本🐪差動(dòng)放大電路用(yòng)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(yi)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(liàng)電極在被測(cè)流體中發生(sheng)原電池反應(ying),電極上獲得(de)的信号不僅(jǐn)包含與流量(liàng)相關的感應(yīng)電動勢,還有(yǒu)直流極化電(dian)勢㊙️、磁通變化(huà)引起的交流(liú)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(zao)音。因此,在㊙️電(diàn)極與放大器(qì)之間增加了(le)低💜通濾波器(qi),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(zhōu)期的信号丢(diū)棄,在濾波器(qi)與放大器之(zhi)間增加偏置(zhi)電路,将“浮動(dong)"的電極信号(hao)拉高進行🐕放(fang)大。兩個放大(da)電路具有對(duì)稱性,且并聯(lian)連接,通過單(dān)片機控制信(xìn)号進行切換(huan)。
 
　　通過單片機(ji)對AD轉換器相(xiàng)應的引腳進(jìn)行控制，獲得(dé)采用🔞的🈲采樣(yàng)❗方式如圖2所(suǒ)示。在電極信(xin)号中,除了環(huan)境噪音外,還(hai)存在直流噪(zào)聲(極化電勢(shì))和交流噪聲(sheng)📐(磁通變㊙️化)。其(qí)中,直流噪聲(sheng)由電極與流(liu)體接觸面的(de)🈚電化學特性(xìng)決定,不✌️随時(shi)間變化，可通(tong)過相鄰的正(zheng)半周期與負(fu)半周期的采(cǎi)樣數據做差(cha)來抑制。交流(liú)噪聲由磁場(chǎng)變💃🏻化引起,由(yóu)于勵♉磁脈沖(chong)使矩磁💋材料(liào)磁路在極⚽短(duǎn)的時間内完(wán)成磁場的反(fan)轉,磁通變化(hua)dp/dt很大,會在電(diàn)極上産☎️生附(fù)加電勢,其值(zhí)在🏃🏻‍♂️下一個勵(lì)磁脈沖到💜來(lai)之前随時間(jiān)衰減。爲了減(jian)小交流噪聲(sheng)的影響,對電(diàn)極信🌏号的半(bàn)周期進行後(hou)端采樣。
 
二、數(shù)據處理方法(fa)與結果
　　通過(guò)電極獲取的(de)流量信号仍(réng)然參雜着很(hen)多幹擾信号(hao)以及🌏電路自(zi)身的噪聲信(xìn)号，經過前述(shu)差分放大、濾(lǜ)波、AD轉換後獲(huo)得的數字量(liàng)中仍含有一(yī).定的幹擾。爲(wèi)了🛀進一步淨(jing)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(tu)3所示。
 
　　圖3所示(shì)的流程爲測(cè)量系統采樣(yang)數據的處理(lǐ)過程,因此未(wei)涉🔴及勵磁、通(tōng)信等功能模(mo)塊。系統對采(cǎi)集的原始🚩數(shù)據進行判斷(duàn),區分電極處(chù)于空氣、靜水(shui)或流水等三(san)種不同狀态(tài),如圖4所示。
 
　　根(gēn)據狀态的判(pan)斷結果，将靜(jìng)水和空氣中(zhong)的數據置0,并(bìng)傳❄️輸至液晶(jing)屏顯示。若是(shi)流水狀态,則(zé)進--步進行流(liu)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(shu)據進行小流(liú)濾波對于大(da)流數據進行(hang)大流濾波。進(jìn)行不同流量(liàng)濾波的原因(yīn)是針對管路(lu)中的流動噪(zào)聲進行處理(lǐ)。小流量時對(duì)采樣數據進(jìn)行算術平均(jun1)濾波,而大流(liu)量時要進行(háng)異常🥰數據剔(tī)除及加權平(píng)均濾波。
 
三、測(cè)試結果分析(xi)
　　經過上述測(ce)量方法與數(shù)據處理後的(de)DN20管徑試驗樣(yang)機測量結果(guo)🔴如表1所示。從(cóng)表中可以看(kàn)出,在常用流(liu)量Q3(4000L/h)内,流量傳(chuán)感器具有很(hěn)好的流量特(te)性,在R200範圍内(nèi)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(rú)圖5所示，在全(quán)流量範圍内(nèi),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(liàng)優勢，但是信(xin)号弱、易受幹(gàn)擾也是必須(xū)解決的問題(tí)。本文根據被(bei)測信号産生(sheng)的機理與特(te)點,選😍用并聯(lian)同相輸入差(cha)動放大電路(lu)進行信号放(fang)大,并對采集(jí)數據進行數(shù)字濾波。根據(jù)流量信号的(de)特點，先進行(hang)空氣、小流量(liàng)、大流量的狀(zhuàng)态判斷。根據(jù)判斷💯結果，選(xuan)擇與狀态相(xiàng)适應♋的數據(jù)處理方🔅法，以(yǐ)對不同流量(liang)狀态下的主(zhǔ)要幹擾因素(su)進行排除,獲(huo)得流量數據(ju)。試驗樣機的(de)測量‼️結果驗(yan)證了本方法(fǎ)🔱的可行性,并(bing)爲更深入的(de)流量測量提(ti)供了可借鑒(jiàn)的方法。

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