[發(fā)明專利]電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理的方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010117482.0
• 申請(qǐng)日: 2010-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101900585A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛濱;周真;于曉洋;孫晶華;馬德仲;吳海濱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F1/58
• 分類號(hào): G01F1/58
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種窄帶濾波信號(hào)調(diào)理電路，更準(zhǔn)確地說(shuō)，是涉及一種用于微流量電磁流量計(jì)的信號(hào)調(diào)理技術(shù)。

背景技術(shù)：

在流量測(cè)量領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，尤其醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程和精細(xì)化工等行業(yè)對(duì)流量計(jì)的性能指標(biāo)提出了更新、更高的要求。在公知的電磁流量計(jì)中，對(duì)流量信號(hào)的放大普遍采用峰值采樣保持信號(hào)調(diào)理電路，其寬帶信號(hào)放大電路，使多種干擾噪聲隨流量信號(hào)一同被放大，必然把噪聲頻譜移頻或混疊到流量信號(hào)的頻帶內(nèi)，導(dǎo)致信噪比低、分辨率差、流量的測(cè)量下限難以擴(kuò)展。可以說(shuō)現(xiàn)有的峰值采樣保持信號(hào)調(diào)理電路制約了電磁流量計(jì)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比，能有效濾除流量信號(hào)疊加的多種干擾噪聲，大大提高信噪比的窄帶濾波信號(hào)調(diào)理技術(shù)。從而擴(kuò)展電磁流量計(jì)的測(cè)量下限，實(shí)現(xiàn)微流量的準(zhǔn)確測(cè)量，提高電磁流量計(jì)的性能指標(biāo)，使測(cè)量下限有效擴(kuò)展。

本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理的方法，首先進(jìn)行窄帶濾波信號(hào)初步調(diào)理，在信號(hào)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)進(jìn)行采樣，恰好避開(kāi)微分噪聲的干擾從而抑制微分噪聲，在每個(gè)周期內(nèi)電流平均值恒定的恒均值激磁電流源，產(chǎn)生滿足窄帶濾波調(diào)理技術(shù)所需的恒均值磁場(chǎng)，即通過(guò)取樣、比較實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)的恒均值電流源。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理的方法，所述的抑制微分噪聲是濾除e(t)高次諧波后的基波e1(t)中雖然含流量信號(hào)的基波es1(t)和微分噪聲的基波ec1(t)，但相位差為90°，且解調(diào)脈沖p(t)與es1(t)同步，與ec1(t)正交相敏解調(diào)將ec1(t)與p(t)相乘，低通濾波后正負(fù)相互抵消，有效去除了微分噪聲和同相噪聲，對(duì)e1(t)相敏解調(diào)、低通濾波和直流放大可得到流速信號(hào)V₁(t)。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理的方法，所述的窄帶濾波信號(hào)調(diào)理為：先對(duì)放大后的流量信號(hào)e(t)進(jìn)行窄帶濾波，濾除高次諧波，取出基波分量e1(t)，并使噪聲功率隨帶寬減小而降低，提高信噪比，再利用相敏解調(diào)降低微分噪聲影響，得到較為理想的流速信號(hào)v1(t)。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理方法使用的設(shè)備，其組成包括：前置放大器，所述的前置放大器與窄帶濾波器信號(hào)濾波器連接，所述的信號(hào)濾波器與解調(diào)器連接，所述的解調(diào)器與解調(diào)信號(hào)發(fā)生器連接。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理方法使用的設(shè)備，所述的窄帶濾波器信號(hào)濾波器電子元件包括：運(yùn)算放大器、濾波電容C1、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4、電阻R1、電阻R2，上述的各元器件間具有電路連接關(guān)系。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理方法使用的設(shè)備，所述的解調(diào)器是相敏解調(diào)器，由4只場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)晶體管組成。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理方法使用的設(shè)備，所述的解調(diào)器采用開(kāi)關(guān)集成電路來(lái)構(gòu)成相敏解調(diào)器。

所述的電磁流量計(jì)采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理方法使用的設(shè)備，所述的解調(diào)信號(hào)發(fā)生器包括由美國(guó)ATMEL公司的AT89S53單片機(jī)或荷蘭PHILIPS公司80C552單片機(jī)構(gòu)成的相敏解調(diào)信號(hào)發(fā)生器。

所述的電磁流量計(jì)中采用窄帶濾波信號(hào)調(diào)理方法使用的設(shè)備，所述的前置放大器包括美國(guó)AD公司的集成儀表放大器AD625CD或AD624AD。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的信號(hào)濾波器采用窄帶濾波器，對(duì)前置放大器輸出的流量信號(hào)進(jìn)行窄帶濾波，濾除高次諧波，得到流量信號(hào)的基波，并使多種干擾噪聲的功率隨帶寬減小而降低，提高信噪比，從而提高電磁流量計(jì)的性能指標(biāo)，使流量測(cè)量下限有效擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)微流量測(cè)量。

2、本發(fā)明的解調(diào)器采用相敏解調(diào)器，在多種噪聲干擾中，由測(cè)量電極引線的單匝變壓器效應(yīng)所產(chǎn)生的微分噪聲影響較大。窄帶濾波器的輸出，含流量信號(hào)的基波和微分噪聲的基波，但相位差為90°，且解調(diào)信號(hào)p(t)與流量信號(hào)的基波同相，與微分噪聲的基波正交。相敏解調(diào)將微分噪聲的基波與解調(diào)信號(hào)p(t)相乘，正負(fù)相互抵消，有效消除了基波信號(hào)中微分噪聲和同相噪聲的干擾。

3、本發(fā)明的解調(diào)信號(hào)發(fā)生器，是由美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S53單片機(jī)或荷蘭PHILIPS公司生產(chǎn)的80C552單片機(jī)所構(gòu)成，可輸出控制相敏解調(diào)器的脈沖信號(hào)p(t)。

4、本發(fā)明的前置放大器采用美國(guó)AD公司生產(chǎn)的集成精密儀表放大器AD625CD或AD624AD，完成對(duì)電磁流量傳感器檢測(cè)電極間輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(流量信號(hào))的放大。