基线控制的反馈式信号处理方法
基线控制的反馈式信号处理方法
如果把算式(4．3)看作是以e(t2)为参考点来求e(t1)的幅值，即以负恒定励磁下的信号值作为一个基线值，而正恒定励磁下相对于此基线值的信号幅值就是一个励磁周期下的感应电势信号。因此，基于相对基线关系，提出一种基线控制法的信号处理方法。图4—2基线控制法l传感器2采样保持器SHl 3采样保持器SH2 4采样保持器SH3 5基线调节器图4—2是这种方法的基本原理框图。图中把u(t2)值作为信号基线来进行每个励磁周期的反馈控制，以达到在消除零点漂移下对感应电势信号的有效放大。图4．3表示了将负恒定励磁下的信号值作为信号基线来按励磁周期进行反馈控制的信号关系。图4．3图4．2的信号关系
反馈信号直接从放大器K的输出端取得。即在tc时刻，将矩形负(或正)恒定励磁段下的信号值作为信号相对基线，在每个励磁周期进行一次反馈控制调节。图中的BLT可以是一个与期望基线值比较的基线调节器。在图4．3中，它从对应的tc开始基线调节，在t2前保持基线调节结果。若以零为期望基线值，理想的反馈信号保持值为
图4．2在每个励磁周期中的tc时间都对放大的信号进行了以基线为标准的平移控制，放大后的信号在两采样保持器的操作下使差分减法器D2具有了实现高精度减法的能力。这样，图4．2的信号处理方法既可使用最小的励磁周期又具备了高精度实现式(4-3)的能力。为了得出基线控制法的信号动态响应过程，这里按图4-3的信号关系，以负恒定励磁段下的信号值作为信号相对基线来进行分析。假设，在tl前的t时刻感应电势为I％O】，并假设信号基线已得到控制：即有厂=“：O)=o，对应”。O)=2KIe460)I=“。O)。若在H-艿时刻，流体流速变化使忙曲(f+万】=l％(f】+|△|，基线控制法将产生一个调整过程，对应图4．3的信号关系有
A．当到了tl时刻，因为“O。)=2KI％纠+KI△l，采样保持器sHl的保持值材。O。) 使对应信号处理输出为‰O，)=2Kk曲(f)I+KI△l；
B．到tc时刻，％O。)=叩曲O)一△。采样保持器sH3的操作使BLT对基线调整控制，将“O。)值从一Kl△l值而上升到零，即“O。)=o，且tc时刻后的“O)值向上平移了一个Kl△I值；
c．到t2时刻，采样保持器sH2操作，“：O：)=o，但“。“)不变，对应的信号处理输出也不变，有“。O：)=2K1％纠+K|△I：D．到了t3时刻，因为“O，)=2KI％(f)I+KI△l+KI△l，对应采样保持器sHl的再操作使信号处理输出达到了应有的响应值‰O，)=2K弛d60)I+K|△I)。即经过1．5个励磁周期，基线控制法的信号动态响应过程即完成，且在信号放大中消除了零点漂移干扰，从而具有高精度实现式(4-3)的能力。因此，在低频矩形波励磁方式下，基线控制法可以成为电磁流量计较理想的信号处理方法。4．3基线控制法的实现方法在上节介绍的方法中，消除零点漂移的反馈信号是由信号采样保持器输出得到，如图4_2所示。
采样保持(S／H)放大器可跟踪一个模拟信号，当收到“保持”指令时，它们会将输入信号保持在一个常数值。一个理想的采样保持器必须能够跟踪任何种类的输入信号，并在接到保持指令时将信号无限期地保持在一个准确的数值。可惜， 理想的采样保持器并不存在。采样保持电路中的采样电容对电路精度的影响起着十分重要的作用。
由于采样电容容量有限，一段时间后由于电容的放电，采样保持器的输出会衰减，而不能够再将信号保持在一个准确的数值。如图4．3所示，为采样保持器在逻辑保持阶段的输出特性，从图中可以清楚地看到，收到保持指令开始的一段时间，信号被很好的保持在准确的数值，但是随着电容的放电，输出信号将被衰减，产生误差。图4．3采样保持器逻辑保持阶段的输出特性
在基线控制法的信号处理系统中，由于采用低频励磁，每个周期需要保持信号的时间比较长，消除零漂的反馈信号会受到影响，以致无法取得准确地感应电动势信号。
在系统实现中，可以用ADHPI7-DAC来替代采样保持器，提供销出零漂的反馈信号。这样虽然增加了硬件上的开销，但是信号保持的稳定性可以得到保证，更好的实现电磁流量计的信号处理工作。图4．4基线控制法的实现
如图4—4所示，在每个周期起始的零励磁阶段，对运放输出采样，经过基线调节器(CPU)的计算处理，由DAC输出模拟信号值作为消除零漂的反馈信号， 就相当于图4．2中的采样保持器l的输出。DAC的输出一个励磁周期内都保持不变，在第二个周期起始的零励磁阶段进行更新，即每个周期更新一次。这样， 就可以更精确的得到信号值，是基线控制法的硬件实现。开封中仪流量仪表专业电磁流量计制造商，主营电磁流量计，涡街流量计，孔板流量计，插入式电磁流量计等产品，欢迎来电垂询。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、插入涡街流量计、智能涡街流量计，更多信息请访问开封中仪网站：
