一(yī)、信号檢(jiǎn)測與采(cai)樣方法(fa)
　　電磁流(liú)量傳感(gan)器 的小(xiǎo)流量信(xìn)号非常(chang)微弱,尤(yóu)其在需(xū)要電池(chí)供電而(er)受⛹🏻‍♀️到功(gōng)耗限制(zhi)的情況(kuang)下,往往(wǎng)低至幾(ji)μV甚至1μV以(yi)下。爲🌍了(le)将流量(liang)🎯信号從(cong)環⛷️境噪(zao)音與測(cè)量電極(ji)的極化(huà)電🧑🏽‍🤝‍🧑🏻勢中(zhōng)分離出(chū)來,必須(xū)要采用(yòng)有效的(de)信号檢(jiǎn)測電路(lu)與數據(jù)采樣方(fāng)法。因此(cǐ),本文采(cai)用并聯(lian)同相差(cha)動放🏃‍♀️大(dà)電路,并(bìng)結合具(jù)有低偏(pian)置電壓(ya)、低零漂(piāo)的高性(xing)能OP放大(da)器組成(chéng)放大電(diàn)路，以獲(huo)得⚽具有(you)高輸入(ru)阻抗、高(gāo)穩定性(xing)的前置(zhi)放大電(dian)路,如圖(tu)1所示。後(hou)面連接(jie)的基本(běn)🐉差動放(fang)大電路(lu)用🆚來提(ti)高共模(mo)抑制比(bǐ),其放大(da)倍數爲(wei).
 
　　式中:Auf差(chà)動電路(lu)放大倍(bèi)數;RF1、RF2一前(qian)置放大(da)級OP放大(dà)器A1、A2的📱負(fù)反饋電(diàn)🔞阻;R01一前(qian)級輸出(chu)電阻。
　　由(you)于測量(liang)電極在(zai)被測流(liu)體中發(fa)生原電(diàn)池反應(ying),電📧極上(shàng)獲得的(de)信号不(bu)僅包含(han)與流量(liàng)相關的(de)感應電(dian)動勢,還(hai)有直流(liú)極化🔞電(dian)勢、磁通(tong)變化引(yǐn)起的交(jiao)流噪✊聲(shēng)等,以及(jí)通過🐉各(ge)種耦🙇🏻合(hé)途徑引(yǐn)入環境(jing)因素帶(dài)來的高(gao)頻噪音(yīn)。因此,在(zai)✊電極與(yu)放🈲大器(qì)之間增(zeng)加了低(dī)通濾波(bo)器,以減(jian)小環境(jìng)噪聲的(de)影響。此(ci)外，本文(wén)采用的(de)單極性(xìng)OP放大器(qi),爲了防(fáng)止負半(ban)周期的(de)信号丢(diū)棄,在濾(lü)波器與(yǔ)放大器(qi)之間增(zeng)加偏置(zhì)電路,将(jiāng)“浮動"的(de)電極信(xin)号拉高(gao)進行放(fàng)大。兩個(gè)放大電(dian)🍉路具有(yǒu)對稱性(xìng),且并聯(lian)連接,通(tong)過單片(piàn)機控制(zhi)信号進(jin)行切換(huàn)。
 
　　通過單(dān)片機對(duì)AD轉換器(qi)相應的(de)引腳進(jìn)行控制(zhi)，獲得🐅采(cǎi)用🌐的采(cai)⭐樣💔方式(shì)如圖2所(suo)示。在電(dian)極信号(hao)中,除了(le)環境噪(zao)音外,還(hái)存在直(zhi)流噪聲(shēng)(極化電(diàn)勢)和交(jiāo)流噪聲(shēng)(磁通變(bian)化)。其中(zhong),直流噪(zào)聲由電(dian)極與流(liu)體接觸(chù)面的🔴電(dian)化學特(te)✨性決定(ding),不随時(shí)間變化(hua)，可通過(guò)相鄰的(de)正㊙️半周(zhōu)期與負(fù)半周期(qi)的采樣(yang)數據做(zuò)差來抑(yi)制。交流(liu)噪聲由(you)磁場變(biàn)化引起(qǐ),由于勵(lì)磁脈沖(chong)使矩磁(cí)材料🈲磁(ci)路在極(ji)短的時(shi)間内完(wán)成磁場(chǎng)的反轉(zhuan),磁通變(biàn)化dp/dt很大(dà),會在電(diàn)極上産(chǎn)生附加(jiā)電勢,其(qí)值在下(xia)一個勵(li)磁脈沖(chong)到來之(zhi)前随時(shí)間衰減(jiǎn)。爲了減(jiǎn)小交流(liú)噪聲的(de)影響,對(duì)電極信(xìn)号的半(bàn)周期進(jin)行後端(duan)🔞采樣。
 
二(er)、數據處(chù)理方法(fǎ)與結果(guo)
　　通過電(dian)極獲取(qu)的流量(liàng)信号仍(réng)然參雜(za)着很多(duo)幹擾👈信(xìn)号✉️以及(jí)電路自(zì)身的噪(zào)聲信号(hào)，經過前(qián)述差分(fèn)放大、濾(lǜ)波、AD轉換(huan)後獲得(de)的數☁️字(zì)量中仍(réng)含有一(yī).定的幹(gan)擾。爲了(le)進一步(bù)淨化信(xin)号,抑制(zhi)幹擾，需(xu)采用一(yi)定的數(shu)字濾波(bō)🏃‍♀️等計算(suàn)方法進(jìn)行處理(li),算法如(ru)圖3所示(shì)。
 
　　圖3所示(shi)的流程(cheng)爲測量(liàng)系統采(cai)樣數據(jù)的處理(lǐ)過程,因(yīn)此未涉(shè)🔴及勵磁(ci)、通信等(děng)功能模(mo)塊。系統(tǒng)對采集(jí)的原始(shǐ)數據㊙️進(jin)行判斷(duan),區分電(dian)極處于(yu)空氣、靜(jìng)水或流(liu)水等三(sān)種不同(tóng)狀态,如(rú)圖4所示(shi)。
 
　　根據狀(zhuàng)态的判(pàn)斷結果(guo)，将靜水(shui)和空氣(qi)中的數(shu)據置0,并(bing)傳輸至(zhi)液晶屏(ping)顯示。若(ruo)是流水(shui)狀态,則(zé)進--步進(jìn)行💔流量(liang)💃大小🌈的(de)判定，判(pàn)定的依(yī)據爲采(cǎi)樣數據(ju)的大小(xiao)。對于小(xiao)流量數(shù)據進行(hang)小流濾(lǜ)👨‍❤️‍👨波對于(yu)大流數(shu)據進行(háng)大流濾(lǜ)波。進行(háng)不同流(liu)量濾波(bo)的原因(yin)💃是針對(dui)管路中(zhong)的流動(dòng)噪聲進(jìn)行處理(lǐ)。小流量(liang)時對采(cǎi)樣數據(jù)進行算(suàn)術平🔴均(jun1)濾波,而(er)大流量(liang)時要進(jin)行異常(chang)數據剔(tī)除及加(jiā)權平均(jun)濾波。
 
三(san)、測試結(jié)果分析(xi)
　　經過上(shang)述測量(liang)方法與(yǔ)數據處(chu)理後的(de)DN20管徑試(shì)驗樣機(jī)✔️測量結(jie)果如表(biǎo)1所示。從(cong)表中可(kě)以看出(chu),在常用(yòng)流量Q3(4000L/h)内(nèi)🈲,流量傳(chuan)感器具(ju)🍓有很好(hao)的流量(liàng)特性,在(zai)R200範圍内(nèi)♈相對誤(wu)差≤2%,在R160範(fàn)☁️圍内相(xiang)對誤差(cha)≤1%。其流量(liàng)誤差分(fèn)布如圖(tú)5所示，在(zài)全流量(liàng)範圍内(nèi),測量誤(wu)差全部(bù)在MPE(最大(da)允許誤(wù)差)内。
 
四(sì)、結論.
　　電(diàn)磁流量(liàng)傳感器(qì)具有明(míng)顯測量(liàng)優勢，但(dàn)是信号(hao)弱、易受(shou)幹擾也(yě)是必須(xū)解決的(de)問題。本(ben)文根據(ju)被測信(xìn)号産生(sheng)的機理(li)與特點(diǎn),選用并(bìng)聯同相(xiàng)輸入差(cha)動放大(da)電路進(jin)行信号(hao)放大,并(bìng)對采💘集(jí)數據進(jin)行數字(zi)濾波。根(gēn)據流量(liàng)信号的(de)特點，先(xiān)進👣行空(kōng)氣、小流(liu)量、大流(liu)✔️量的狀(zhuang)态判斷(duàn)。根據判(pan)斷結果(guǒ)，選擇與(yu)狀态相(xiàng)适應的(de)數據處(chù)理✊方法(fa)，以對不(bu)同流量(liang)狀态下(xia)的主要(yào)幹擾因(yin)素進行(hang)排除🤩,獲(huò)得流量(liàng)數據。試(shi)驗樣機(ji)的測量(liàng)👣結果驗(yan)證了本(ben)方法🏃‍♀️的(de)可行性(xing),并爲更(gèng)深入的(de)流量測(cè)量提供(gòng)了可借(jie)鑒的方(fāng)法。

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