电磁流量计模拟信号处理电路
电磁流量计模拟信号处理电路
电磁流量计是法拉第电磁感应定律的具体应用。导电流体在磁场中流动切割磁力线，产生感应电动势。此感应电动势是一个微弱的交变信号，在实际测量中基本上可以测出1 m/s 流速对应0.1mV 感应电动势，且此信号内阻高，为兆欧级，同时噪声信号多，尤其为50Hz 工频干扰，幅值远远大于流量的感应电动势信号。
信号处理电路是传感器和单片机系统的中介，它是测量系统中硬件的关键部分，作用是将传感器的感应电势信号(微伏至毫伏级的交流信号)转变为单片机可接受的直流信号(05V)，其电路原理框图如图41 所示。低通滤波单片机A/ D 转换高通滤波滤波预处理传感器信号放大图4.1 信号处理电路原理框图Fig.4.1 Principle frame of signal treatment circuit 信号处理电路有以下单元组成：
（1） 滤波预处理单元，电路如图4.2 所示： 图4.2 滤波预处理单元电路Fig.4.2 Pretreatment unit of filtering circuit 利用运放的跟随作用，使得A, B 两点的电压相等，A, B 间电阻趋于无穷大，这样将使高通滤波器(R2、R3, C2 和运放组成)的电阻近似于运放的输入阻抗。由于信号传输线的影响和电极表面阻抗的变化，进入信号调理电路的信号夹杂有微小的直流分量，如果让其直接进入放大器，在很大的放大倍数下，一对电极信号中的直流分量的差值很容易使放大的信号失真，甚至使放大器饱和而不正常工作，为此采用高通滤波器来实现隔直。在设计高通滤波器时，应保证其截止频率很小，以使信号顺利通过。如果电容C2 太大，微小的交流信号将难以通过，所以希望电阻数值取得很大。采用如图的电路，实现了滤波器的电阻等价于运放的输入阻抗，而一般的FET 型运放输入阻抗很容易达到108欧姆。电阻R1 和电容C1 构成低通滤波器，消除高频干扰。
(2)信号放大单元。电路如图4.3 所示： 图4.3 信号放大电路Fig.4.3 Signal amplifier 为了对电极检测到的小信号进行处理，需将其放大。这里选用了仪用放大器AD620。仪用放大器是一种用来测量两个输入端之间的电位差，并以设定的增益对信号进行精密放大的专用增益模块，它是与传感器配合使用的重要放大器。它有着良好的特性：
1)输入阻抗高，可高于109欧姆；
2)偏置电流低；
3)共模拟制比高；
4)平衡的差动输入；
5)具有良好的温度稳定性；
6)增益可由用户选择不同的增益电阻来确定；
7)单端输出。AD620 的具体性能可参阅其数据手册。使用AD620 时只需外接一增益电阻即可，为了保证测量系统的高精度，我们选用了精度为0.01% 的50 欧姆的精密电阻作为AD620 的增益电阻，放大倍数为1000 倍。这样可保证的共模抑制比， 使增益的非线性最小。
(3)高通滤波单元。电路如图4.4 所示。图4.4 高通滤波电路Fig.4.4 High pass filter 由于滤波预处理电路分布参数的影响，使得一对电极的差动信号在进入仪用放大器之前经过的预处理过程不*一样，造成仪用放大器的输出有直流偏置，有时还很大。如有的信号调理电路在流速为0.5m/s 时偏置达到了2 伏。为了便于后续A/D 采样，需将此直流偏移电平消除掉，因此设计了此单位增益的二阶巴特沃斯高通滤波器。在此滤波电路中，R 和C 分别取1MΩ和0.68uF，则高通截止频率为： 0 。1 0.234 2 f Hz .RC . .
（4）低通滤波单元。电路如图4.5 所示。图4.5 低通滤波电路Fig.4.5 Low pass filter 经过前面各单元的处理，感应电动势信号有可能仍然存在一定的高频尖峰噪声，因此设计了此单位增益的二阶巴特沃斯低通滤波器。在此滤波电路中，R 和C 分别取10KΩ。和0.68uF，则低通截止频率为0 1 23.4 2 f Hz .RC . . 这几个部分可以连在一起，其中预处理部分是对称的，分别对应于电磁流量计传感器的正极和负极。用ProtelDXP 生成PCB 图如图4.6：图4.6 信号处理电路PCB 图Fig.4.6 PCB frame of signalprocessing circuit 实物图见图4.7： 图4.7 模拟部分PCB 板Fig.4.7 PCB board of analog part --扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
