一、信号檢(jian)測與采樣方法
　　電(diàn)磁流量傳感器 的(de)小流量信号非常(chang)微弱,尤其在需要(yao)電池供電而🈲受到(dào)功耗限制的情況(kuang)下,往往低至幾μV甚(shèn)至1μV以下。爲了将流(liú)量信号🌏從環境噪(zao)音與測量電極的(de)極化電勢中分🙇‍♀️離(lí)出來,必須要采用(yong)有效的信号檢測(cè)電路與數據采樣(yàng)方法。因此,本文采(cai)用并聯同相差動(dòng)放大電路,并結合(hé)具有低偏置電壓(yā)、低零漂的高性能(néng)OP放大器組成放大(da)電路，以獲得具有(you)高輸入阻抗、高穩(wen)定性的前置放大(da)電路,如圖1所示。後(hòu)面連接的基本差(cha)動放大電路用來(lai)提高共模抑制比(bi),其放大倍數爲.
 
　　式(shì)中:Auf差動電路放大(dà)倍數;RF1、RF2一前置放大(da)級OP放大器A1、A2的負反(fan)饋電阻;R01一前級輸(shu)出電阻。
　　由于測量(liang)電極在被測流體(ti)中發生原電池反(fan)應,電極上獲得的(de)信号不僅包含與(yu)流量相關的感應(yīng)電動勢,還有直流(liu)極化電勢、磁通變(biàn)化引起的交流噪(zao)聲等,以及通過各(ge)種耦合途徑🚶‍♀️引入(rù)環境因素帶來的(de)高頻噪音。因此,在(zài)電極與放大器之(zhi)間增加了低通濾(lü)波器,以減小環境(jìng)噪聲的影響。此外(wài)，本文采用❓的單極(jí)性OP放🐆大☂️器,爲了防(fáng)止負半周期的信(xin)号丢棄,在濾波器(qì)與放大🆚器之間增(zēng)加偏置電路,将“浮(fú)動"的電🐕極信号拉(lā)高進行放大。兩個(ge)放大電路具有對(duì)稱🈚性,且并聯連接(jiē),通過單片機控制(zhi)信号進行切換。
 
　　通(tong)過單片機對AD轉換(huan)器相應的引腳進(jìn)行控制，獲得采用(yòng)的采樣方式如圖(tú)2所示。在電極信号(hào)中,除了環境噪音(yīn)外,還存在直流噪(zao)聲(極化電勢)和交(jiao)流噪聲(磁通變🚶化(hua))。其中🌈,直流噪聲由(yóu)電👨‍❤️‍👨極與流體接觸(chu)面的電化學特性(xìng)決定,不😄随時間變(bian)化，可通過相鄰的(de)正半周期與負半(bàn)周期的采樣數據(jù)做差來抑制。交流(liú)噪聲由磁場🚶‍♀️變📱化(huà)引起,由于勵磁脈(mò)沖使矩磁材料✔️磁(cí)路在極❓短的時間(jian)内完成磁場的反(fan)轉,磁通變化dp/dt很大(da),會在電極上産生(shēng)附加電勢,其值在(zài)下一個勵磁脈沖(chong)到來之前随時👣間(jiān)衰減。爲了減小交(jiao)流噪聲❗的影響,對(duì)電極信号的半周(zhou)期進行後端采樣(yang)。
 
二、數據處理方法(fa)與結果
　　通過電極(jí)獲取的流量信号(hào)仍然參雜着很多(duō)幹擾❄️信号以🌂及電(diàn)⛹🏻‍♀️路自身的噪聲信(xin)号，經過前述差分(fèn)放大、濾波、AD轉換後(hou)獲得✏️的數字量中(zhong)仍含有一.定的幹(gan)🏃🏻‍♂️擾。爲了進一步🌍淨(jing)化信号,抑制幹擾(rao)，需采用一定的♊數(shu)字濾波等計算方(fang)法進行處🐪理,算法(fǎ)如⭐圖3所示。
 
　　圖3所示(shi)的流程爲測量系(xì)統采樣數據的處(chu)理過程♈,因此未涉(shè)及勵磁、通信等功(gong)能模塊。系統對采(cǎi)集的原始數據進(jin)行判斷,區分電極(ji)處于空氣、靜水或(huo)流水等三㊙️種不同(tóng)狀态,如圖4所示。
 
　　根(gen)據狀态的判斷結(jié)果，将靜水和空氣(qi)中的數據置0,并♉傳(chuán)輸至液晶屏顯示(shì)。若是流水狀态,則(ze)進--步進行流量👈大(dà)小的判定，判定的(de)依據爲采樣數據(jù)的大小。對于小流(liu)量數據進行小流(liú)濾👉波對于大流數(shù)據進行大流濾波(bō)。進行不同流量濾(lü)波的原因是針對(duì)管路中的流動噪(zao)聲進行處👌理。小流(liú)量時對采樣數據(jù)進行算術平均濾(lǜ)波,而大流量🚩時要(yao)進行異常數據🐆剔(tī)除及加🍉權平均濾(lǜ)波。
 
三、測試結果分(fèn)析
　　經過上述測量(liang)方法與數據處理(lǐ)後的DN20管徑試驗樣(yàng)機測量結果如表(biǎo)1所示。從表中可以(yi)看出,在常用流量(liang)Q3(4000L/h)内,流量傳感器具(ju)🔆有很好的流量特(te)性,在R200範圍内相對(duì)誤🐪差≤2%,在R160範圍内相(xiàng)對誤差≤1%。其流量誤(wù)差分布如圖5所示(shi)，在☂️全流量範圍内(nèi),測量誤差全部在(zài)MPE(最大允😘許誤差)内(nèi)。
 
四、結論.
　　電磁流量(liang)傳感器具有明顯(xiǎn)測量優勢，但是信(xìn)号弱、易受幹🥵擾也(yě)是必須解決的問(wen)題。本文根據被測(cè)信号産生的機理(li)與特🤩點,選用并聯(lián)同相輸入差動放(fang)大電路進行信号(hào)放大,并對采🔴集數(shu)據進行數字濾波(bo)。根據流量信号的(de)特點，先進🍓行空氣(qi)、小流量、大流🌈量的(de)狀态判斷。根據判(pan)斷結果，選擇與狀(zhuàng)态相适應的數據(ju)處理方法，以對不(bú)同流量狀态下的(de)主要幹擾因素進(jin)✔️行排除,獲得流量(liang)數據。試驗樣機的(de)測量結果驗證了(le)本方法的可行性(xìng),并爲更深入的流(liú)量測量提供了可(ke)借鑒的🏒方法。

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