摘要:通(tong)過對普遍使(shǐ)用于壓電式(shi)渦街流量計(ji) 上的電荷放(fàng)大電路的理(li)論分析,對原(yuan)有的電路進(jìn)行了改進。在(zài)電荷放大電(diàn)路中應用差(chà)動放大和引(yin)入直流電平(píng)的方法,提高(gao)了壓電式渦(wo)街流量計對(dui)低流速流體(tǐ)的測量性能(neng)，從而降低了(le)測量的最低(di)下限值,并且(qie)提高了測量(liàng)精度和抗幹(gan)擾能力。将改(gai)進後的渦街(jiē)流量計 進行(hang)實驗,實驗表(biǎo)明,改進後的(de)渦街流量計(jì)的測量下限(xian)從🌏改進前的(de)22.3m³/h下降到18.5m³/h,最低(di)下限處的不(bú)确定度從0.28%下(xia)降到0.165%,實驗結(jié)果證明改動(dòng)是有效的。
0引(yin)言
　　由于渦街(jiē)流量計的原(yuan)理相對簡單(dān),結構也不太(tai)複雜，因此最(zuì)近幾年得到(dào)了飛速的發(fa)展。但是渦街(jie)流量計發展(zhan)起來🥰的時🚩間(jian)還不長,本身(shen)存在的--些問(wen)題仍然沒有(you)得到很好的(de)解決。其中非(fei)常大的一個(gè)缺陷就是渦(wō)街流量計對(dui)低流速流體(ti)不敏🚶感,當流(liu)速🐇低時渦街(jiē)檢測不到流(liu)體的旋渦,這(zhe)個缺陷的存(cún)在☎️很大程度(dù)上限制了它(ta)的使用。工業(ye)中.常用的渦(wo)街流量計檢(jian)測旋渦頻率(lǜ)的方法是,在(zài)發生體尾部(bù)放置一個壓(ya)電晶體,當🎯有(yǒu)旋渦産生時(shi)會因😘爲壓力(lì)的變化使壓(ya)電晶體産生(shēng)電荷信号,然(ran)後通過電荷(he)放大電路将(jiang)電荷信号放(fang)大。因此電荷(hé)放大電路的(de)優🏃劣直接影(ying)響渦街流量(liang)計的🐉性能好(hǎo)壞問。本文通(tōng)過對電荷放(fàng)大電路的理(lǐ)論分析并結(jié)合渦街流量(liang)計自身的特(te)點對原有的(de)電荷放大電(diàn)路進㊙️行了改(gai)進,并在實驗(yàn)中進行了驗(yàn)證,得到了很(hěn)好的實驗結(jié)果。
1電荷放大(dà)器的原理
　　壓(yā)電式渦街流(liu)量計的工作(zuo)原理是:當流(liu)體流過渦街(jie)發生體的時(shí)候在流體中(zhōng)産生旋渦,旋(xuan)渦産生向.上(shang)的⛹🏻‍♀️升力💰,檢測(ce)✍️元件把受到(dào)的升力以應(ying)力形式作用(yong)在壓電晶體(ti)元件上，轉換(huàn)成交變的電(dian)荷信号,經電(dian)荷放大、濾波(bō)、整形🍉後得到(dào)旋渦頻率信(xin)🔞号。電荷放大(dà)電路的核心(xin)是将壓電晶(jing)體.上受力産(chan)生的電荷轉(zhuǎn)換成電壓信(xìn)号。其電路結(jie)構如圖1所示(shì)。
 
　　通過電路圖(tú)利用基爾霍(huò)夫電流定律(lü)可以得出如(rú)🚶‍♀️下🐕電流✔️關系(xì):
I2=-i1+i2（1）
　　根據歐姆定(ding)律可以把式(shi)（1）寫成如下格(gé)式：
 
　　式中:Rƒ爲反(fan)饋電阻;Cƒ爲反(fǎn)饋電容;V0爲輸(shu)出電壓;Vt爲輸(shu)入電壓👈;Es爲壓(ya)電🐕晶體産生(sheng)的等效電壓(yā);Cs爲信号源等(deng)效電容;Ce爲電(diàn)纜之間的分(fèn)布電容。
　　将下(xia)面2個公式代(dai)入式(1):
 
　　從以上(shang)理論分析可(kě)以得出以下(xià)結論:當運放(fang)的開環增🌂益(yi)足夠大,下限(xiàn)頻率足夠低(di)時,輸出電壓(yā)正比與輸🐅入(rù)電荷量,這就(jiu)是電🚶荷放大(da)器的原理。
2改(gǎi)進的電荷放(fang)大電路
　　通過(guo)以上對電荷(hé)放大電路的(de)原理研究并(bing)結合渦街流(liú)量計本身的(de)一些特點,本(ben)文設計出了(le)如圖2所示的(de)電荷放大電(dian)路🛀。本電路的(de)主要特點是(shì)采用差動放(fàng)大,而且爲了(le)增加本.電路(lù)☔的電壓信号(hao)的幅值和避(bì)免由于接地(di)而使低于地(dì)㊙️電位的有用(yòng)信号丢失,在(zài)電路中引入(rù)了一個直流(liú)電平,有效地(di)避免了❌信号(hào)在傳輸過程(chéng)中被削波。如(ru)圖2所示,運放(fàng)A2和電阻R3、R4組成(cheng)了電壓跟随(sui)電路,使輸出(chū)電平能很好(hǎo)地穩定🈚在某(mou)一值上,電阻(zǔ)6R和電容C10可以(yǐ)抑制電源引(yin)起的幹擾。
 

3實驗研(yan)究
　　爲了對改(gai)進後的渦街(jie)流量計電荷(hé)放大電路的(de)性能進行測(ce)試🐪,在氣體裝(zhuang)置上進行了(le)實驗,并與改(gai)進⛱️前的📧渦街(jie)流量計的測(cè)量📐結果進行(háng)了比較。實驗(yan)結果顯示,改(gǎi)進後的渦街(jiē)流量計在測(cè)量下限從改(gǎi)進前的22.3m³/h下降(jiang)到18.5m³/h,最低下限(xiàn)處的不确定(ding)度從0.28%下降到(dào)0.165%,因⛷️此可以看(kàn)出改進後的(de)電荷放大電(diàn)路使渦街流(liu)量計本身的(de)性能得到了(le)提高。
4結論
　　本(běn)文通過對整(zhěng)個電荷放大(dà)電路的理論(lùn)分析,利用㊙️所(suo)得出的理論(lùn)結果并且兼(jian)顧到實際應(ying)用中的具體(tǐ)情況來獲取(qǔ)⛷️電路的各個(gè)參數值,應用(yong)于壓電式✍️渦(wō)街流量計上(shang)性能優良的(de)電🐆荷放大電(diàn)路,并通過實(shí)驗驗證了改(gǎi)進的結果是(shi)令人滿意的(de)。

本文來源于(yú)網絡,如有侵(qin)權聯系即删(shan)除！