CN100439867C - 涡街流量计涡街信号放大法 - Google Patents

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涡街流量计涡街信号放大法，涉及一种涡街流量计处理涡街信号的放大方法，流量传感器信号先经电荷放大器模块处理后，接入恒定电平放大模块，以增益调整方式控制输出电平恒定，这种放大法使得加工精度、配管精度、直管段长度等问题对涡街信号的影响大幅下降，检测灵敏度抗振性能大大提高，对涡街流量计的广泛应用意义巨大。

Description

涡街流量计涡街信号放大法
技术领域
本发明涉及一种涡街流量计处理涡街信号的放大方法。
背景技术
涡街流量信号具备以下特点：1、信号频谱宽，典型的信号频谱从0.3HZ直到3500HZ，跨越13个倍频程以上；2、量程比范围大，达100∶1。涡街信号的强度正比于涡街信号频率的平方，由此信号幅度的差异高达10000倍。涡街流量计在实际应用中，因现场安装精度及配管精度、直管段长度不足导致信号频谱中普遍存在较强的低频(相对于涡街信号)扰动，其它如流动噪音、共振干扰、管道机械振动等各类干扰信号覆盖整个信号频谱范围。常规的涡街信号处理电路，参考图1，根据涡街信号固有的幅频特性，流量传感器采集的信号经电荷放大器后，采用频率均衡器放大、限幅箝位放大的电路方式，将信号幅度放大到相同水平，以便后级电路进行频率检测，再完成频率与电流的转换，这种传统的信号处理方式仅可处理约10∶1量程范围的涡街信号，对于实际可达100∶1的涡街信号，将因频率均衡导致低频干扰信号被大幅度放大，相反淹没真正的涡街信号，令后级频率检测电路产生“漏波”现象，甚至将低频干扰信号错误地识别为流量信号，精度大幅度下降，而限幅电路本质上的强烈非线性则导致信号谐波的大量产生，并令各频率分量互调，使得信号频谱劣化，干扰甚至破坏真实涡街信号频率的拾取，降低涡街流量传感器精度。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的频率均衡器放大加上软限幅电路放大方式引起的低频干扰信号淹没真正涡街信号的问题，提高实际产品的精度，扩展涡街流量传感器的量程比范围，降低仪表现场安装精度及配管精度、直管段长度对于涡街流量传感器精度影响，提高信噪比，主要改进在于用恒定电平放大电路取代频率均衡器放大与限幅箝位放大电路，实现宽频带、大动态范围、无振荡的恒定电平输出，参考图2，对于突发的大信号冲击有可靠的抑制作用，确保大信号冲击下的输出电平稳定，以保护后做电路，具体是这样实施的：涡街流量计涡街信号放大法，流量传感器信号先经电荷放大器模块处理后，接入恒定电平放大模块，其特征在于恒定电平放大模块是以增益调整方式控制输出电平恒定的模块。
本发明的恒定电平放大模块电路为：电荷放大器模块的输出经耦合电容C1、电阻R1接至运放U1A的2脚，U1A的2脚与输出1脚连接反馈电容C2和串接的反馈电阻R3、R4，U1A的3脚连接平衡电阻R2后接地，运放U1A的输出除提供给后序电路外，还接入在分压电阻R7上，分压电阻R7的另一端与分压电阻R8一同接入三极管Q1的基极，分压电阻R8另一端接地，三极管Q1的发射极接地，集电极分别与电阻R6、电容C4的正极、场效应管Q2的柵极相连，电阻R6的另一端连接电源正极，电容C4的负极连接电源中点，场效应管Q2漏极与电阻R5、电容C3的正极相连，场效应管Q2的源极与电阻R5相连后接电源正极，电容C3的负极与电荷放大器模块中的反馈电阻R3、R4分别相连。
参考图3，流量传感器信号自电容耦合后输入进入运放UIA，U1A为反相放大方式，放大后的信号输出V0经R7、R8构成的分压网络，送入Q1基极，当V0小于1VPP时，Q1基极电压小于导通电压，因而处于截止区，此时，Q2的栅极电平≈VCC，令Q2源一漏极间导通，自R4反馈的信号大幅度衰减，U1负反馈量减小，增益增大，最高达1000倍，对应于最小1mV的输入信号。相反，当V0大于1Vpp时，Q1基极导通，造成Q2栅极电压下降，Q2随V0的增大向夹断方向变化，减小对于负反馈的衰减，导致U1负反馈的增大，U1增益下降，最低可降至0.2倍，对应于5VPP的最大输入信号，最终将V0降至一恒定电平。对于突发大信号，Q1导通电阻急降，因Q1饱和状态电阻极低，导致C4经Q1急速放电，Q2源漏夹断，U1增益随即下降，对于10KHz以内信号而言，动作周期足以满足，V0输出无波动，电平保持恒定，由于Q1基极死区的存在，本电路确保无小信号时的振荡产生。
本发明电路主要功耗源于U1、Q1、Q2，考虑本电路用于现场二线制4～20mA涡街流量传感器内，必须严格控制功耗，除简化电路外，还采用微功耗器件，U1选用静态电流20mA的LMC6061运放，整个电路在±2.6供电电压下，耗电流低于200mA，适于二线制仪表使用。
本发明具有的优点是：
1.针对涡街信号大动态的特点，采用恒定电平输出的放大电路，放大器的增益自动调整范围高达70db，适用50∶1的量程比范围，大大超出市场同类产品10∶1的技术指标，并且对于超过70dB的更大幅度的信号，也不产生可见的波形失真，因此不会对原始涡街频谱产生不良影响，有利于后级电路的处理。
2.针对涡街信号中混杂的全信号频谱范围的噪声信号，放大电路频响平直覆盖0.3～3.5KHz的范围，令放大器输出信号频谱与原始信号相比不产生明显变化，通带频响变化控制在±3db内。
3.采用增益调整方式控制输出电平恒定于1VPP，不产生可见失真，避免因非线性产生新的噪声信号，不对信号频谱产生可见的劣化，从而避免信噪比的下降。
4.确保稳定，避免AGC在超范围小信号输入时的振端现象。
5.考虑本电路用于现场二线制4～20mA涡街流量传感器内，严格控制功耗，电路简化并采用微功耗器件。
6.对于突发的大信号冲击应有可靠抑制作用，确保大信号冲击下的输出电平稳定，以保护后做电路。
这种放大控制电路克服了已有技术的缺点，使得加工精度、配管精度、直管段长度等问题对涡街信号的影响大幅下降，检测灵敏度、抗振性能大大提高，对涡街流量计的广泛应用意义巨大。
附图说明
图1为传统涡街信号处理电路构成框图；
图2为采用本发明构成的涡街信号处理电路构成框图；
图3为本发明原理图；
图4本发明电路信号与传统电路信号输出信号的频谱图(上图为本发明的)；
图5为发明电路信号与传统电路信号输出信号的效果图(上图为本发明的)；
图6为发明电路信号与传统电路信号输出信号的波形图(上图为本发明的)。
具体实施方式
涡街流量计涡街信号放大法，流量传感器信号先经电荷放大器模块处理后，接入恒定电平放大模块，以增益调整方式控制输出电平恒定，经频率-电流转换后输出4～20mADC的电流信号供后序电路使用，其中恒定电平放大模块的电路为：电荷放大器模块的输出经耦合电容C1、电阻R1接至运放U1A的2脚，U1A的2脚与输出1脚连接反馈电容C2和串接的反馈电阻R3、R4，运放U1A的3脚连接平衡电阻R2后接地，运放U1A的输出除提供给后序电路外，还接入在分压电阻R7上，分压电阻R7的另一端与分压电阻R8一同接入三极管Q1的基极，分压电阻R8另一端接地，三极管Q1的发射极接地，集电极分别与电阻R6、电容C4的正极、场效应管Q2的柵极相连，电阻R6的另一端连接电源正极，电容C4的负极连接电源中点，场效应管Q2漏极与电阻R5、电容C3的正极相连，场效应管Q2的源极与电阻R5相连后接电源正极，电容C3的负极与电荷放大器模块中的反馈电阻R3、R4分别相连。
为考虑本电路用于现场二线制4～20mA涡街流量传感器内，严格控制功耗，恒定电平放大模块电路器件均采用微功耗器件。

Claims (2)

1.涡街流量计涡街信号放大法，流量传感器信号先经电荷放大器模块处理后，接入恒定电平放大模块，其特征在于恒定电平放大模块是以增益调整方式控制输出电平恒定的模块，所述的恒定电平放大模块的电路为电荷放大器模块的输出经耦合电容C1、电阻R1接至运放U1A的2脚，U1A的2脚与输出1脚连接反馈电容C2和串接的反馈电阻R3、R4，U1A的3脚连接平衡电阻R2后接地，运放U1A的输出除提供给后序电路外，还接入在分压电阻R7上，分压电阻R7的另一端与分压电阻R8一同接入三极管Q1的基极，分压电阻R8另一端接地，三极管Q1的发射极接地，集电极分别与电阻R6、电容C4的正极、场效应管Q2的栅极相连，电阻R6的另一端连接电源正极，电容C4的负极连接电源中点，场效应管Q2漏极与电阻R5、电容C3的正极相连，场效应管Q2的源极与电阻R5相连后接电源正极，电容C3的负极与电荷放大器模块中的反馈电阻R3、R4分别相连。
2.根据权利要求1所述的涡街流量计涡街信号放大法，其特征在于恒定电平放大模块电路器件采用微功耗器件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103905007A (zh) * 2014-04-17 2014-07-02 巨泽旺 一种电流输入型前置放大器
CN106230402A (zh) * 2016-08-26 2016-12-14 江苏伟屹电子有限公司 涡街流量计专用动态快速滤波电路

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4976153A (en) * 1987-10-27 1990-12-11 Fuji Electric Co., Ltd. Karman vortex flow meter
CN2308882Y (zh) * 1997-07-25 1999-02-24 清华同方股份有限公司 压电元件检测式涡街流量计
CN2412203Y (zh) * 2000-05-18 2000-12-27 浙江天信仪表有限公司 旋进旋涡流量计
CN2632634Y (zh) * 2003-07-04 2004-08-11 吕德月 改进型旋进漩涡流量计
CN2656948Y (zh) * 2003-09-17 2004-11-17 浙江苍南仪表厂 智能型旋进漩涡流量计
JP2006112843A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Saginomiya Seisakusho Inc 渦流量計

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4976153A (en) * 1987-10-27 1990-12-11 Fuji Electric Co., Ltd. Karman vortex flow meter
CN2308882Y (zh) * 1997-07-25 1999-02-24 清华同方股份有限公司 压电元件检测式涡街流量计
CN2412203Y (zh) * 2000-05-18 2000-12-27 浙江天信仪表有限公司 旋进旋涡流量计
CN2632634Y (zh) * 2003-07-04 2004-08-11 吕德月 改进型旋进漩涡流量计
CN2656948Y (zh) * 2003-09-17 2004-11-17 浙江苍南仪表厂 智能型旋进漩涡流量计
JP2006112843A (ja) * 2004-10-13 2006-04-27 Saginomiya Seisakusho Inc 渦流量計

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