一(yī)、信号檢(jiǎn)測與采樣方法
　　電(diàn)磁流(liú)量傳感(gǎn)器(qì) 的小流量信号非常(cháng)微弱(ruò),尤(yóu)其在需要電(diàn)池供電而(ér)受到功(gōng)耗限制(zhì)的情(qíng)況(kuàng)下,往往(wǎng)低至(zhì)幾μv甚(shèn)至1μv以(yǐ)下。爲了将流量(liàng)信号(hào)從(cóng)環境噪音(yīn)與(yǔ)測量(liàng)電極(jí)的極化電(diàn)勢中(zhōng)分離出來(lái),必須(xū)要采(cǎi)用有(yǒu)效的(de)信号(hào)檢測電路(lù)與數據采樣方(fāng)法。因此(cǐ),本文采用并聯同(tóng)相差(chà)動放(fàng)大電路,并(bìng)結合(hé)具有低偏(piān)置電壓、低零漂(piāo)的高性能op放大(dà)器組(zǔ)成放大電(diàn)路，以獲得具有(yǒu)高輸(shū)入阻抗、高穩定性的前置(zhì)放大(dà)電(diàn)路,如圖(tú)1所示。後面連接(jiē)的基(jī)本差(chà)動放(fàng)大電路用(yòng)來提(tí)高共模抑制比(bǐ),其放大倍(bèi)數爲.
 
　　式中(zhōng):auf差(chà)動電路(lù)放大倍數;rf1、rf2一前(qián)置放(fàng)大(dà)級op放大器a1、a2的負反饋電(diàn)阻;r01一(yī)前級輸出(chū)電阻(zǔ)。
　　由于(yú)測量(liàng)電極在(zài)被測流體中發(fā)生原電池反(fǎn)應(yīng),電極上(shàng)獲得的(de)信号(hào)不(bú)僅包含與流量(liàng)相關的(de)感(gǎn)應電(diàn)動勢,還(hái)有直流(liú)極化電勢(shì)、磁通(tōng)變化引起的交流噪(zào)聲(shēng)等(děng),以及(jí)通過各(gè)種耦合(hé)途徑引入環境因(yīn)素帶來的高(gāo)頻噪音。因(yīn)此,在電極與放大器(qì)之間增加(jiā)了低(dī)通濾波器(qì),以減(jiǎn)小環境(jìng)噪聲的(de)影響(xiǎng)。此外，本文(wén)采用的(de)單極性(xìng)op放大器(qì),爲了防(fáng)止負(fù)半周期的信(xìn)号(hào)丢棄,在濾(lǜ)波器與放(fàng)大器之間(jiān)增加偏置(zhì)電路,将(jiāng)“浮動"的(de)電極(jí)信号(hào)拉高進(jìn)行放大。兩個(gè)放大電路具有(yǒu)對稱性(xìng),且(qiě)并聯連接,通過單片(piàn)機控制信号進(jìn)行切換。
 
　　通過單(dān)片機(jī)對(duì)ad轉換(huàn)器(qì)相應(yīng)的引腳進(jìn)行控制(zhì)，獲得采(cǎi)用的采樣(yàng)方式(shì)如圖2所示(shì)。在電(diàn)極信(xìn)号中,除(chú)了(le)環境(jìng)噪音(yīn)外,還(hái)存在直(zhí)流噪聲(shēng)(極化電勢(shì))和交流噪(zào)聲(磁通變(biàn)化)。其中,直(zhí)流噪聲由(yóu)電極與流(liú)體接觸面(miàn)的電化學特性(xìng)決定(dìng),不(bú)随時間變化(huà)，可通過相(xiàng)鄰(lín)的(de)正半(bàn)周期(qī)與負半周期(qī)的采樣(yàng)數據(jù)做差(chà)來抑(yì)制。交流噪聲由(yóu)磁場變化(huà)引起(qǐ),由于勵(lì)磁脈沖(chòng)使矩磁材(cái)料磁(cí)路在極(jí)短的時(shí)間内完(wán)成磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn),磁(cí)通變(biàn)化dp/dt很大,會(huì)在電(diàn)極上(shàng)産生附加電勢(shì),其值(zhí)在下一個(gè)勵磁脈沖(chòng)到來之前(qián)随(suí)時(shí)間衰(shuāi)減。爲了減(jiǎn)小交流噪聲的影響(xiǎng),對(duì)電(diàn)極信(xìn)号的半周(zhōu)期進行後端采樣。
 
二、數據(jù)處理(lǐ)方法與結(jié)果
　　通過電(diàn)極獲(huò)取的(de)流量信号仍然參雜(zá)着很多(duō)幹擾(rǎo)信号以及電(diàn)路自(zì)身的噪聲信号(hào)，經過前述(shù)差分放(fàng)大、濾波、ad轉換(huàn)後獲得的數字(zì)量中(zhōng)仍含(hán)有一.定的幹(gàn)擾(rǎo)。爲了(le)進一步淨化信(xìn)号,抑制幹擾，需(xū)采用一定的數(shù)字濾(lǜ)波等計算方法(fǎ)進(jìn)行處理(lǐ),算法(fǎ)如圖3所示。
 
　　圖3所示的流程爲測量系(xì)統采(cǎi)樣數據的(de)處理過程,因此未涉(shè)及勵(lì)磁、通信等功能模塊。系統(tǒng)對采集的原始數據進行判斷(duàn),區分電(diàn)極處于(yú)空氣、靜水(shuǐ)或流(liú)水等三(sān)種不同(tóng)狀态(tài),如圖(tú)4所示(shì)。
 
　　根據狀态的判(pàn)斷結果，将靜水(shuǐ)和空氣中(zhōng)的數(shù)據置(zhì)0,并傳輸至(zhì)液晶屏顯(xiǎn)示。若是流(liú)水狀(zhuàng)态,則(zé)進--步進(jìn)行流量大小的(de)判定，判(pàn)定的依據(jù)爲采(cǎi)樣數據的大小(xiǎo)。對于小流量數(shù)據進行(háng)小流濾(lǜ)波對于(yú)大流數(shù)據(jù)進行大流濾(lǜ)波。進行不同流量濾波的原因是針對(duì)管路中的流(liú)動噪聲進(jìn)行(háng)處理。小(xiǎo)流量(liàng)時對(duì)采樣數(shù)據(jù)進行算術平均(jun1)濾波(bō),而(ér)大流量(liàng)時要進行異常(cháng)數據剔除及加(jiā)權平均濾(lǜ)波。
 
三、測試結(jié)果分析(xī)
　　經過(guò)上述(shù)測量(liàng)方法(fǎ)與數(shù)據處(chù)理後的dn20管徑試(shì)驗樣(yàng)機測量(liàng)結(jié)果如表1所(suǒ)示。從表中(zhōng)可以看出(chū),在常(cháng)用流(liú)量q3(4000l/h)内,流量傳(chuán)感器具(jù)有很好的(de)流量(liàng)特性,在r200範圍内相對誤(wù)差(chà)≤2%,在r160範(fàn)圍内(nèi)相對誤差(chà)≤1%。其流(liú)量(liàng)誤差分(fèn)布如圖5所示(shì)，在(zài)全流量範(fàn)圍内(nèi),測量(liàng)誤差全部(bù)在mpe(最(zuì)大允許誤差)内(nèi)。
 
四、結論.
　　電(diàn)磁流(liú)量傳感器具有明顯(xiǎn)測量(liàng)優勢(shì)，但(dàn)是(shì)信号弱、易受幹擾也是必須解決的(de)問題。本文根據(jù)被測信(xìn)号(hào)産生(shēng)的機(jī)理與特點(diǎn),選用(yòng)并聯同相輸入差動放大(dà)電路進(jìn)行信号放大,并對(duì)采集(jí)數據進行數字(zì)濾波(bō)。根據流量(liàng)信号(hào)的特點，先(xiān)進行(háng)空氣、小流(liú)量、大流量的狀(zhuàng)态判斷(duàn)。根(gēn)據判(pàn)斷結果(guǒ)，選(xuǎn)擇與狀态相适應的(de)數據(jù)處理方法(fǎ)，以對(duì)不(bú)同流量(liàng)狀态下的(de)主要幹擾(rǎo)因素進行(háng)排除,獲得流量(liàng)數據(jù)。試驗樣機(jī)的測量結果驗(yàn)證了本(běn)方法的(de)可行(háng)性,并(bìng)爲更(gèng)深入的流量測(cè)量提供了(le)可借(jiè)鑒的方法。

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