电磁流量计的基波平均值转换的信号处理方法

日期：2022-12-12 点击量：

电容隔离法或补偿电路不能很好解决感应信号失真和干扰信号被放大等问题.经过大量实验和对国外电磁流量计的研究,本文提出一种基波平均值转换的信号处理方法，基于e(t)与峰值、平均值、有效值成正比关系，对信号进行滤波并采用基波平均值处理转换的方法，可以有效提高电.磁流量计抗干扰的能力.结构框图如图4.

传感器输出流量信号十分微弱,为几十微伏的交流信号,并叠加了多种频率的噪声干扰，表示为

式中,前两项为信号基波和谐波,后四项为干扰噪声(包括零均值噪声、共模噪声、微分噪声、同相干扰).
信号是对称方波脉冲形式,幅值为几十微伏,脉冲宽度50ms,周期200ms,脉冲占空比为0.5,整机放大倍数2200倍.信号预处理电路为带通滤波器,主要消除谐波和零均值噪声.式(2)中

微分噪声在一定的流体介质下,产生的误差为系统误差,可以由信号调理电路末级的微分噪声补偿电路校准去除。

可以忽略。共模干扰虽然可以通过提高电路的共模抑制比来消除，但实际上由于元器件的温度系数分散性较大,因此不可能使共模放大倍数Kc等于零,如采用图2的方法,初级为双端输人单端输出,则共模电压e在中间级主放大器A3处会被放大K3倍,这样会影响后级的信号处理，采用新的方法提高CMRR,根据差动放大电路的特点,在第一、第二级采用四运放,差动信号为双端输出,不经合并直接进人下一级.将第三级设计为增益是1的低通滤波电路,此信号处理方法可以使ec不被放大,从而避免影响整机信号.按CMRR为100dB计算,由于采用了新的处理方式，差动流速信号放大系数为Kd=1,所以计算得Ke=10-5,即整机信号调理电路可以将共模干扰信号衰减105倍.对于由电极对地形成的干扰有如下关系”，

式中:Rj为励磁线圈对电极的绝缘电阻;Rs为传感器感应信号内阻;r为传感器接地电阻;E励磁电压;当E=24V时,共模干扰电压ec=5mV,经衰减105倍后只有0.05μV,此干扰电压对输出不会有影响.通过实验证明,CMRR做得很高时,应用此方法抗干扰能力的确很强。
该电磁流量计已经得到应用,并依据JJG198-94《速度式流量计检定规程》,利用质量法水标准装置,对采用基波平均值信号预处理电路的电磁流量计进行检定,重复性误差为0.1%,基本误差为0.25%,线性度0.3%,检测结果如表1.

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