摘要(yao):一種電磁(ci)流量轉換(huan)器 信号處(chù)理方案使(shi)用24比特低(di)噪聲模數(shu)轉換器，使(shǐ)得🏃‍♂️模拟🌈信(xìn)号處理電(diàn)路被簡化(huà)爲僅一級(jí)直流耦合(he)儀表放大(da)器。該方法(fa)能夠顯著(zhe)改進業界(jie)常用的交(jiāo)流信号耦(ou)合電路難(nán)以克🔴服的(de)共🆚模抑制(zhì)⭐比損失,在(zài)具有信号(hao)輸❤️人阻抗(kang)的同時可(ke)以保持足(zú)夠低的電(dian)路噪聲，改(gǎi)善最小流(liu)速分辨率(lü)。電路能夠(gou)接受:傳感(gan)器電極之(zhi)間450mV的‼️直流(liú)差模電壓(yā)，有極寬的(de)輸人動态(tài)範圍和極(ji)佳🚩的線性(xing)。原理樣機(ji)通過水📧流(liu)标定試驗(yan)在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻0.5~5 m/s流🧡速範(fàn)圍内達到(dao)±0.2%讀❤️數正确(que)率。
0引言
　　電(diàn)磁流量計(jì) 因其口徑(jìng)範圍寬，量(liàng)程大，精度(dù)高，無壓力(li)損失，可靠(kào)性高等優(yōu)點，在工業(ye)領域得到(dao)廣泛應用(yòng)”。電磁流量(liang)🌈計的工作(zuo)原理是法(fa)💞拉第電磁(cí)感應定律(lǜ)。導電流體(ti)流過傳感(gǎn)器工作磁(cí)場時，在測(cè)量管壁與(yǔ)流動方向(xiang)和磁場方(fang)向相互垂(chuí)直的一對(duì)電極間，産(chǎn)生與流速(sù)成比例的(de)電動勢。電(dian)動勢的大(da)小可表示(shì)爲E =kBDʋ,式中，E爲(wèi)♈感應信号(hao)電勢; k爲常(chang)數; B爲磁感(gan)應強度; D爲(wèi)測量☔管内(nèi)徑;ʋ爲測量(liàng)管内電極(ji)斷面軸線(xiàn)方向平均(jun1)流速。電磁(cí)流量計由(yóu)電磁流量(liàng)☀️傳感器和(he)電磁流量(liang)轉換器組(zu)成。電磁流(liú)量傳感器(qì)的輸出是(shì)疊加在共(gòng)模信♉号上(shang)的極微弱(ruo)的有用信(xìn)号，通🌂常是(shì)微伏到毫(háo)伏幅值信(xin)号在幾百(bǎi)毫伏到一(yī)、兩伏的共(gong)模信号之(zhi)上。傳感器(qi)内阻可能(neng)從十幾歐(ou)姆到幾十(shi)兆歐姆凹(ao)。從而要求(qiu)轉換器的(de)信号處理(lǐ)電路具有(you)高共模抑(yì)制比，低噪(zào)聲，高輸人(rén)阻抗的特(te)🌈性。目前業(ye)界常用工(gong)頻偶數分(fèn)之-一倍的(de)低頻方波(bo)🈚勵磁的傳(chuan)感器激勵(li)方式"，要求(qiu)電磁流量(liang)轉換器能(neng)夠處☂️理傳(chuán)感器輸出(chu)🌈的脈動交(jiao)流信号。交(jiāo)流信号耦(ǒu)合是電磁(cí)流量轉換(huan)器信号放(fang)大電路最(zui)常用的信(xin)号耦合方(fāng)式。
1常見的(de)信号放大(da)電路設計(jì)及其優缺(que)點
　　現代工(gōng)業電磁流(liu)量計從20世(shi)紀50年代産(chǎn)品問世以(yi)來随着電(diàn)🤞子技術和(he)計算機技(ji)術的發展(zhan)逐漸成熟(shú)完善和智(zhì)能化，智能(neng)化的重要(yào)标志是微(wei)處理器的(de)使用。電磁(cí)流量傳感(gan)器輸出的(de)高内阻、高(gao)共模且微(wēi)弱的有用(yòng)信号不能(néng)被微處理(li)器直接接(jiē)受,需要模(mó)數轉換器(qi)首先對傳(chuán)感器輸出(chū)的模拟信(xin)号進行數(shù)字化。直到(dào)21世紀初之(zhī)前工業用(yòng)途的分辨(bian)率高、低噪(zao)聲模數轉(zhuǎn)換器仍是(shi)稀少和昂(áng)貴的商品(pin)，所以傳感(gǎn)器✌️信号必(bi)需被放大(da)數百至上(shàng)千倍後再(zài)數字化，從(cong)而可以使(shǐ)用成本較(jiào)低同📧時分(fèn)辨率也較(jiao)低的模數(shu)轉🔆換器。從(cong)20世紀的工(gong)業電磁流(liu)量計産品(pin)進化來的(de)、目前仍然(rán)很常見的(de)信号處理(li)✨電路通常(cháng)包括前置(zhi)放大，後級(jí)放大，帶通(tong)濾波,采樣(yàng)保♈持,模數(shu)轉換等。如(rú)圖1所示:微(wei)伏級的信(xìn)号被前置(zhì)放大器放(fàng)大約十倍(bèi)後交流耦(ǒu)合至後級(jí);接着使用(yòng)帶通濾波(bō)器把信号(hào)進一步放(fang)大幾十倍(bèi)近伏級。被(bèi)放大近伏(fú)級的信号(hào)經過微處(chù)理器控制(zhì)的采樣保(bao)持電路濾(lü)除尖峰，變(bian)成緩慢的(de)直流信号(hao)送入模數(shù)轉換器。該(gāi)方法對模(mo)數轉換器(qi)的性能要(yào)求不高，通(tōng)常14~16比特的(de)分辨率和(he)幾千赫茲(zī)的輸出數(shù)據率即可(ke)。它的優點(diǎn)是成熟穩(wěn)🤟定和被廣(guǎng)泛驗證，缺(quē)點🥵是放大(dà)電路級數(shu)較多、增益(yi)倍☔數較高(gao)造成電路(lu)結構複雜(zá)，容⛱️易振蕩(dang)，線性損失(shi)，過🈲長👣的低(di)通濾波時(shi)間常數⛹🏻‍♀️會(huì)影響對流(liu)量⭐階躍變(bian)化🏃🏻‍♂️做出迅(xun)速響應，另(ling)外在物料(liao)成本、功耗(hào)、電路尺寸(cùn)、可靠性等(deng)🐆方面也有(you)劣勢。
 
　　電磁(ci)流量傳感(gan)器的響應(yīng)通常爲150 μV/( m/s)到(dào)200μV/(m/s)，因爲調制(zhi)勵磁電流(liu)的換👈向，傳(chuán)感器的輸(shu)出信号幅(fu)值加倍。以(yi)150 μV/( m/s)(300 μV峰峰值)響(xiang)💜應爲例，對(duì)0.3~15 m/s流速的量(liang)程範圍，傳(chuán)感器輸出(chū)信号幅值(zhí)在90 μV峰峰值(zhi)到4.5 mV峰峰值(zhí)之間。保證(zheng)流速信号(hào)被模數轉(zhuǎn)換器正确(que)分辨的最(zuì)低要👨‍❤️‍👨求是(shì)出現在模(mó)數轉🈲換器(qi)輸人端的(de)傳感器信(xìn)号幅值不(bu)得🚶大于模(mó)數轉👄換器(qi)噪聲的一(yī)半。模數轉(zhuǎn)換器無噪(zào)聲分辨率(lü)的計🥰算公(gōng)式如❌式(1)所(suǒ)示🧡。瞬時流(liu)🛀速對應的(de)❤️傳感器信(xin)号幅值可(ke)被當作對(duì)模數轉換(huan)器噪聲的(de)最低要求(qiu)。由表1可見(jiàn)前級放大(da)電路增益(yì)越低對模(mo)數轉換器(qì)的無👈噪聲(sheng)分辨率指(zhǐ)标的要求(qiú)🏃🏻‍♂️越高。這是(shi)20世紀🔞後期(qi)數十年裏(li)在缺少成(chéng)本可負擔(dān)、高分辨率(lü)的模數轉(zhuan)換器👉的條(tiáo)件下， 工業(ye)電磁流量(liàng)計 普遍使(shǐ)用幾百至(zhi)，上千倍增(zēng)益的多級(ji)放大電路(lù)的重要♋原(yuán)因。
 
　　電子進(jin)步使得在(zài)本世紀初(chu)開始出現(xian)越來越多(duo)性🌂價比更(gèng)🔴好的低噪(zào)聲24比特模(mó)數轉換器(qi)産品。随之(zhī)出現的⭐數(shu)字過采樣(yang)交📱流信号(hào)耦合放大(da)是一種改(gǎi)進的電路(lù)結構。如圖(tu)2所示👨‍❤️‍👨傳感(gan)器電極輸(shū)出信号使(shǐ)用電容耦(ǒu)合，在前置(zhi)放🍓大級采(cǎi)用自舉電(diàn)路提高輸(shu)人阻抗，真(zhēn)差分輸出(chū)到模數轉(zhuǎn)換器。省略(luè)模拟帶通(tong)放大、采樣(yàng)保持等電(diàn)路。較高速(sù)的模數轉(zhuan)換器對前(qián)置⭕放大器(qì)的輸出做(zuo)過采樣。微(wei)處理器在(zai)數字域内(nei)重建流速(su)信号波形(xíng)、同☂️步解調(diao)交流信号(hao)、濾除尖峰(feng)和噪聲，計(jì)算流速信(xin)号。該電路(lù)與前一-種(zhǒng)電路相比(bǐ)的優點是(shì):更少的元(yuan)件，更低的(de)價格，真差(chà)分信号的(de)抗幹擾，接(jiē)受較寬的(de)輸人共模(mo)電壓範圍(wei)。
 
　　電磁流量(liàng)計的信号(hao)放大電路(lu)需要很高(gāo)輸人阻抗(kàng)以防❤️止傳(chuán)感❤️器輸出(chu)過載帶來(lai)的信号幅(fú)度減小從(cong)而導緻測(cè)🈲量精度和(he)重複🔴性的(de)損失。如圖(tú)3所示電磁(cí)流量計♈常(cháng)用自🏃‍♂️舉放(fàng)大器在信(xin)号輸人端(duān)串聯耦合(hé)電容同時(shi)又具有高(gāo)的輸人阻(zu)抗巴。圖3的(de)放大電路(lù)🐇的輸入阻(zu)抗🌍Rn可用式(shi)(2)計算門。放(fang)大電路的(de)輸人阻抗(kàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻與外部電(diàn)阻✂️、電😄容的(de)數值和勵(li)磁頻率高(gāo)低有關甲(jiǎ)。以最常用(yòng)的1/8工頻勵(li)磁爲例如(rú)表2所示，需(xū)要使用十(shi)兆歐姆電(diàn)阻才能達(da)到上千兆(zhao)的輸人👈阻(zǔ)抗。
 
　　但是自(zi)舉放大器(qi)輸人級結(jié)構也存在(zai)缺點:交流(liu)耦合電容(rong)容值必需(xu)選擇至少(shǎo)在微法以(yi)上,容值且(qiě)匹配的電(dian)容🧑🏽‍🤝‍🧑🏻網絡稀(xi)少而貴🏃。公(gōng)差通常是(shì)10%~20%很難達到(dao)1%的微法級(jí)的分立電(dian)容器件會(hui)顯✂️著降低(di)電路的共(gong)模抑制比(bi)和引入交(jiao)流信号的(de)相位偏差(chà)。爲達到109Ω直(zhi)流輸人阻(zǔ)抗,自舉放(fàng)大器電路(lu)需要用到(dao)10MΩ級的外部(bù)電🐉阻。這些(xie)電阻的不(bú)匹配會帶(dài)來共模抑(yi)制比的顯(xian)著下降,比(bi)如0.1%電阻公(gōng)差能達到(dao)66分貝共模(mó)抑制比，1%電(dian)阻公差隻(zhi)能達到34分(fèn)貝🚶共模抑(yi)制比。電磁(cí)🤟流量計放(fàng)大電路要(yao)求大于100分(fen)貝的共模(mó)抑制比需(xu)要四個⭕采(cǎi)用🛀厚/薄膜(mó)技術具有(yǒu)0.01%或更佳🔆的(de)絕對值及(ji)溫度系數(shù)匹😍配的單(dān)襯底🔞高阻(zǔ)值電阻網(wǎng)‼️絡4價格十(shi)分昂貴且(qiě)難🈲得。
 
2本文(wén)設計的直(zhi)流信 号放(fàng)大電路
　　本(běn)文電磁流(liú)量轉換器(qì)信号處理(li)電路如圖(tu)4所示。電磁(cí)流量傳🥰感(gan)器的一對(dui)電極輸出(chū)經過射頻(pin)濾波阻容(róng)網絡直流(liu)耦🈲合至±5V供(gòng)電的AD8220結型(xing)場效應管(guan)輸入儀表(biao)放大🚩器輸(shū)入端。AD8220的增(zeng)益設置爲(wèi)5倍,參考電(diàn)平管腳連(lian)接到AD7172-2模✉️數(shu)轉換器的(de)2.5 V内部基準(zhǔn)源輸出,把(bǎ)儀放輸出(chu)信号的電(diàn)平擡高至(zhi)正極性。被(bei)AD8220調理👉後的(de)傳感器❗信(xin)号直流耦(ou)合至+5 V供電(diàn)的AD7172-2第0号輸(shū)人通道，AD7172-2的(de)2.5V内部基準(zhun)源輸出接(jiē)第1号輸人(rén)通道,兩個(ge)通道組成(cheng)0~5 V僞差分輸(shū)人。AD7172-2 的輸出(chu)數據率設(she)爲31 250 Hz ,數字量(liàng)化後的🔞樣(yang)點送入⭐ADSP-BF504F數(shu)字信号處(chu)理器進行(hang)同步解調(diao)數字濾波(bo)和流量計(jì)算、線性化(huà)補償、電流(liú)或💔脈沖輸(shū)出等處理(li)。該方案試(shi)圖吸取數(shu)💞字過采樣(yàng)交流信号(hao)耦合的電(dian)磁流量計(jì)信号放大(dà)電路優點(diǎn)的同時避(bì)免其共模(mó)抑制比損(sǔn)失的缺📧點(dian)。通過使用(yong)比傳統方(fang)案低一到(dao)二百倍的(de)模拟增益(yi)并結合軟(ruan)件的方法(fa)解決直流(liú)耦合帶來(lái)的信号飽(bǎo)和問題。因(yin)爲放大器(qì)增益隻有(you)5倍, ±5 V供電⭐的(de)AD8220的軌到軌(gui)🌈電壓輸出(chu)範圍的上(shang)限是4.8V,單🤩5V供(gòng)電且集成(cheng)真軌到軌(guǐ)輸人緩沖(chong)器的AD7172-2的輸(shū)人電壓範(fan)圍是0~5 V。所🆚以(yi)放大器輸(shu)人動态範(fàn)圍等于(4.8-2.5) +5=0.46(V),折(she)合🚶150 μV/(m/s)響應的(de)傳感器在(zai)3 067 m/s流速的輸(shū)出(這僅是(shì)理論值,實(shi)際流速不(bú)可能這麽(me)高)。這表明(ming)該電路設(shè)計能夠處(chù)理🚶‍♀️極寬廣(guang)的流速範(fàn)圍。該電路(lu)的非線性(xing)誤差由🐆儀(yí)表放大器(qì)和模數🥵轉(zhuan)換器的非(fēi)線性低指(zhi)标共同決(jue)定。AD8220和AD7172-2的數(shu)據手冊标(biāo)稱其非線(xian)性誤差典(diǎn)型值分别(bie)是5PPM和±2PMM，所以(yi)該電路設(shè)計具有線(xiàn)性佳。
 
　　該方(fāng)案有三個(gè)要點。第一(yī),使用AD7172-2 24比特(tè)31250HzΣ-△型高分辨(bian)率低噪聲(sheng)🐇的模數轉(zhuan)換器。AD7172-2在輸(shu)人緩沖使(shi)能,20 Hz輸出數(shu)據率,5V外部(bù)🌈基準電壓(yā)源，片内SINC5+SINC1數(shu)⚽字濾波器(qi)條件下的(de)噪聲性能(neng)是1.8 μV峰峰值(zhi)，無噪聲🔱分(fèn)辨率指标(biao)22.4比特迫。AD7172-2 相(xiang)比其他性(xìng)能最接近(jìn)的同類模(mó)數轉換器(qì)産品在功(gong)耗和噪聲(shēng)指标上都(dōu)降低超過(guo)百分之五(wu)十。本文設(she)計中使用(yòng)AD7172-2内部2.5 V基準(zhǔn)電壓源,其(qí)初始精度(du)±0.12%，溫漂僅±2PPM/C,模(mo)數轉換器(qi)噪聲進一(yī)步下降爲(wei)使用外部(bù)5伏基準源(yuán)時的一-半(ban)即0.9 μV峰峰值(zhí)。AD7172-2 集成的斬(zhǎn)波、真軌到(dao)軌緩沖器(qì)具有高輸(shū)人阻抗，極(jí)低失調誤(wu)差漂移和(he)1/F噪聲，使它(ta)能夠接人(ren)任意的前(qian)級放大器(qì)而無需擔(dān)憂其驅動(dòng)能力👨‍❤️‍👨。模數(shù)轉換器的(de)超低噪聲(sheng)使得采用(yòng)更低的前(qián)級放大器(qì)增益成爲(wei)可能。把放(fang)大器㊙️增♌益(yi)設置成5倍(bèi),模數轉換(huan)器噪💛聲峰(feng)峰值折算(suan)到放大器(qì)輸人端爲(wei)0.18μV仍顯著小(xiǎo)于前級放(fàng)大器的1/F噪(zào)聲0.94 μV,約等于(yu)分辨1.2 mm/s的瞬(shùn)時流㊙️速。雖(suī)然在絕大(dà)多數情況(kuang)下AD7172-2對電磁(ci)流量計已(yi)經足夠好(hao),同系列的(de)AD7175-2在相同配(pèi)置下可提(ti)供低♋至0.75μV峰(fēng)峰值噪聲(shēng)(使用外🛀部(bù)5 V基準電壓(ya)源)和最高(gao)可達250 000 Hz的👅采(cǎi)樣速率。同(tong)系列的AD7173-8提(tí)供類似的(de)性能和多(duō)🛀🏻達八個真(zhen)差分輸入(ru)通道可以(yi)擴展溫度(dù)或壓力傳(chuan)感器測量(liàng)。
第二，在電(diàn)磁流量傳(chuan)感器輸出(chu)到模數轉(zhuǎn)換器之間(jiān)總☀️共隻用(yong)一級前置(zhì)放大器,即(jí)高輸入阻(zǔ)抗、高共模(mó)抑制比、低(dī)📐噪聲的集(ji)成儀表放(fang)大器AD8220且放(fang)大倍數設(she)置爲5倍。因(yīn)爲使用片(piàn)内集成的(de)👅激光微調(diào)技術的高(gao)度匹配電(dian)阻，AD8220典型值(zhí)高達10分貝(bei)衛的共模(mó)抑制比對(duì)電磁流量(liang)傳感器共(gong)模信号有(yǒu)很好的♌抑(yì)制。與自舉(jǔ)故大器不(bu)同的是,AD8220采(cai)用經典的(de)三運放拓(tuò)撲和場效(xiào)應管輸人(rén)的電流反(fan)饋放大器(qì)結構具有(yǒu)1013?Ω輸人阻抗(kàng)和12-16?A輸人漏(lòu)電流凹! ,完(wán)全可以滿(man)足包括高(gao)内阻的電(diàn)容電極類(lei)型在内的(de)絕大部分(fen)👈電磁流量(liàng)傳感器。由(you)🍓于勵磁頻(pin)率主要是(shi)低頻并且(qiě)流量信号(hao)💁通常是緩(huǎn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻變的,所以(yǐ)信号處理(lǐ)電路在🐕0- 10 Hz範(fàn)圍内的噪(zào)聲是關鍵(jiàn)參數💯。AD8220号稱(cheng)沒有0-10Hz1/F電流(liu)噪聲凹,折(she)算到其輸(shu)人端的1/F電(diàn)✨壓噪聲成(chéng)❗爲主要部(bù)分。表3列出(chu)AD8220在各種放(fang)大倍數下(xià)折算到輸(shu)人端🛀🏻的1/F電(diàn)壓噪聲峰(fēng)峰值。其中(zhōng)5倍放大的(de)AD8220折算到輸(shū)人端的噪(zao)⭕聲峰峰值(zhi)🛀🏻是1.27 μV。通過式(shi)(3)可以估算(suàn)出此🤞時模(mó)數🔴轉換器(qi)和儀表放(fàng)大器折算(suàn)💋到輸人端(duān)(傳感器的(de)輸出端)的(de)噪聲爲1.28μV,從(cóng)而分辨150 μV/( m/'s)傳(chuan)感器的8.6 mm/s瞬(shùn)㊙️時流速或(huò)1 mm/s的累積流(liú)量。此處估(gu)算使用0.1~10Hz的(de)噪聲指标(biāo),但根據流(liú)速緩慢變(bian)化的特性(xing)其實可以(yi)适用0.1-1 Hz的☀️噪(zào)聲指标，所(suo)以估算值(zhí)偏保守,實(shí)際測🤟試結(jié)果應該更(gèng)👄好。可見AD8220的(de)1/F噪🔞聲指标(biāo)是決定該(gai)電路測量(liàng)流👄速的最(zui)低分辨率(lü)的主要因(yin)素。相比之(zhī)下模數轉(zhuǎn)🔆換器的噪(zào)聲是如此(ci)之低,如果(guo)不考慮共(gong)模輸人🔆範(fàn)圈、共模抑(yì)♉制比和高(gāo)輸人阻抗(kang)等限制.它(ta)甚至可以(yǐ)無需前級(jí)放大器增(zeng)益而直接(jiē)分辨傳感(gan)器輸出信(xin)号。然而不(bu)幸的是儀(yí)表放大器(qì)1/F噪聲随着(zhe)放大倍數(shu)減小而迅(xun)✌️速增大,所(suo)以實踐中(zhōng)不能把儀(yí)👅表放大器(qi)的增益設(shè)置得過低(dī)。自舉放大(dà)器電路如(rú)果要達🐉到(dao)1013Ω輸人阻抗(kang)😘和100分貝共(gòng)模抑制比(bǐ)需要兩支(zhi)既昂貴又(yòu)難得的0.01%匹(pǐ)⚽配1 x 109Ω超電阻(zǔ)。
 
第三，直流(liu)信号耦合(he)的缺點是(shi)沒有區分(fen)的放大包(bao)括不需要(yao)的直流差(chà)模電壓在(zài)内的任何(hé)差模信号(hào)🤞，存在着放(fàng)大器✂️輸出(chū)🐆和/或☎️模數(shù)轉換器輸(shū)入飽和而(er)不能正常(cháng)工作的風(feng)險。電磁流(liu)量傳感器(qi)由于極化(huà)電壓、電極(ji)材料、表面(mian)磨損狀況(kuang)、安裝位置(zhi)的不理想(xiǎng)對稱等因(yīn)素，即使在(zai)被測流體(ti)靜止的💋條(tiao)件;下電極(jí)之間很難(nán)保證理想(xiǎng)等電位，有(you)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻可能出現(xiàn)幾十毫伏(fú)到幾百毫(hao)😄伏不等的(de)差模☁️電壓(ya)。作者🌏曾在(zài)實驗中遇(yù)💛到兩個電(diàn)極間出現(xiàn)約300mV的直流(liú)差模電壓(yā)的狀況，如(rú)果AD8220儀表放(fang)大器增益(yi)設🏒爲10倍，則(zé)輸人信号(hao)被放☀️大和(he)電平搬移(yí)2.5 V後AD8220的理論(lùn)輸出值爲(wèi)5.5 V,但是AD8220的供(gòng)電電壓爲(wèi)±5V,則造成它(tā)的輸出信(xin)号飽和。即(ji)使提高放(fàng)大器的供(gong)電電壓可(ke)以避免其(qi)輸出飽和(he)，模數轉換(huàn)器的0~5 V輸人(ren)範圍也會(hui)👌被飽和。本(běn)文設計中(zhong)把儀表放(fàng)大器的增(zēng)益降低至(zhi)5倍，則此信(xin)号被AD8220放大(dà)和平移後(hou)出現在👈其(qi)輸出端爲(wei)4 V仍在AD8220±4.8 V的輸(shu)❓出範圍和(hé)AD7172-2 的0~5 V輸人範(fàn)圍内，所以(yǐ)電路可以(yi)正👨‍❤️‍👨常工作(zuò)。考慮0~15 m/s的流(liú)速信号的(de)🔞幅值該電(dian)路能夠處(chu)理的電極(jí)間差⛷️模電(diàn)壓可以達(da)到(4.8 V-15 m/s x0.00015 V/(m/s))÷5=0.457 V。電極間(jiān)差模電壓(ya)造成的零(líng)點偏移可(ke)以通過周(zhōu)期性的軟(ruǎn)件計算被(bei)扣除。進一(yi)步減小儀(yí)表放大器(qi)👅的增益可(kě)擴大電路(lu)處理電極(ji)差模電壓(ya)的範圍但(dan)代價是儀(yi)㊙️表放大器(qi)噪聲迅速(sù)增大。該電(dian)路噪聲性(xing)能的瓶頸(jing)在于儀表(biao)放大器而(er)非模數轉(zhuan)換器。在滿(mǎn)♊足最低分(fen)辨率🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的前(qian)提條件下(xià)對本文設(she)計的直流(liu)信号耦合(he)而言前級(ji)放大器增(zēng)益越低越(yue)好。
3實驗結(jie)果
　　試驗條(tiao)件:傳感器(qi)50mm口徑，電極(ji)材料316L不鏽(xiu)鋼，傳感器(qi)系數‼️1.1089,常溫(wen)常壓水，電(dian)子秤稱重(zhong)法。進行系(xì)統零點和(he)滿♌量程校(xiào)正，未做逐(zhu)點非線性(xìng)校正。表4說(shuo)明本文的(de)方案在0.5 ~5m/s的(de)流速範圍(wéi)内的測量(liang)結果達到(dao)±0.2%的示數誤(wu)差，重複性(xing)優于萬分(fèn)之🙇🏻四。
 
 
4結束(shu)語
　　本文介(jiè)紹了一種(zhong)用于電磁(cí)流量計的(de)數字過采(cǎi)樣🈚直流🏃耦(ou)合的信号(hao)處理電路(lù)，配合最新(xīn)24比特低噪(zào)聲⛱️模數轉(zhuǎn)換器能夠(gou)克服傳統(tong)的交流信(xìn)号耦合方(fang)式的共模(mo)抑制比🌈欠(qian)佳的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不足(zu)，具❄️有高輸(shū)入阻抗、低(dī)噪聲、寬輸(shu)人動态範(fan)圍、線性好(hao)等優點，直(zhí)流信号耦(ǒu)合帶來的(de)信号飽和(he)問題也得(dé)到了較好(hao)的解決。該(gai)方案使用(yong)50mm口徑電磁(cí)流量傳感(gan)器通過水(shui)流标定試(shi)驗在0.5 ~5 m/s的流(liú)速範圍内(nèi)基本誤差(chà)達到±0.2%讀數(shu)，性能好、設(she)計簡潔，值(zhi)得廣大電(diàn)磁流量計(jì)用戶做進(jin)一步評估(gu)。

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