CN102944272A - 电感式流量计测量转换器 - Google Patents

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本发明提出的一种电感式流量计测量转换器,通过双相位载波发生电路产生两路相位相差180°正弦载波信号,将载波信号作用于电感式流量计敏感元件,把电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上,然后通过调制信号放大电路将调制信号进行放大,调制信号检波电路对调制信号放大电路的输出信号进行单边包络检波,迟滞比较电路对调制信号检波电路的输出信号进行电压比较形成方波信号,信号电平变换电路对迟滞比较电路的输出信号进行电平变换,经过波形放大和整形规范成可供数字电路采集的脉冲信号。本发明摈弃了传统的电感式传感器普遍采用的电桥式测量原理,不再使用变压器作为测量电路的一部分,大大缩小了电路的尺寸、重量和功耗。

Description

电感式流量计测量转换器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种可广泛应用于汽车、航空、航天、石油等领域使用的电感式流量计,还可应用于利用电感式传感器测量发动机转速和电机转速的场合,对电感式流量计信号进行转换的新型电感式流量计测量转换器。
背景技术
[0002] 流量测量在工业、农业以及人们的日常生活中起着举足轻重的作用,流量计作为测量流量仪表因此也被广泛的应用。现在流量计的种类已达百余种,不同场合和测量介质选用不同的流量计。流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。而今最广泛的分类法,将流量计分为:电磁流量计、容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计,流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计 和插入式流量计、探针式流量计等。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。用电学原理设计的仪表有电磁式流量计、差动电容式流量计、电感式流量计、应变电阻式流量计等。电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势,而感应电动势又和流量大小成正比,通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的。电磁流量计造价较高,且信号易受外磁场干扰。目前,传统的电感式流量计普遍采用的是电桥式测量原理,使用变压器作为测量电路的一部分,电路的尺寸、重量和功耗都比较大,不利于测量电路的小型化。传统测量的测量电路不具有自检测功能,不能实现电路的自检测和传感器在线检测。
发明内容
[0003] 本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处,提供一种可靠性可得到极大提高,并能减小电路尺寸、重量和功耗的新型电感式流量计测量转换器,以解决现有技术中存在的上述问题。
[0004] 为了达到上述目的,本发明提供的一种电感式流量计测量转换器,包括,依次串联在同一电路上组成电感式流量计测量转换器的双相位载波发生电路I、调制信号放大电路
2、调制信号检波电路3、迟滞比较电路4和信号电平变换电路5,其特征在于,双相位载波发生电路I产生两路相位相差180° ,峰-峰值相同的正弦载波信号,它将载波信号作用于电感式流量计敏感元件,把电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上,然后通过调制信号放大电路2对调制信号双边包络进行放大,调制信号检波电路3对调制信号放大电路2的输出信号进行单边包络检波,迟滞比较电路4对调制信号检波电路3的输出信号进行电压比较形成方波信号,信号电平变换电路5对迟滞比较电路4的输出信号进行电平变换,经过波形放大和整形规范成可供计算机采集的脉冲信号。
[0005] 本发明相比于现有技术的电感式流量计测量转换器具有如下有益效果:
本发明利用调制解调的原理,将电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上,然后通过调制信号放大电路对调制信号进行放大,再经过检波和信号电平变换规范成可供计算机采集的脉冲信号,通过测量脉冲信号的频率得以实现对流量的测量。本发明摒弃了传统的电感式传感器普遍采用的电桥式测量原理,不再使用变压器作为测量电路的一部分,电路的可靠性不再受变压器的低可靠性指标影响,可靠性可得到极大提高,同时也大大缩小了电路的尺寸、重量和功耗,转换器的电路集成也更容易实现。为进一步提高电路的可靠性,缩小电路的尺寸,还可以利用厚膜集成电路技术将电路进行集成,通过厚膜集成电路技术严格的生产、试验、筛选等质量控制过程,可使电路的可靠性再次得到大幅度提高。
附图说明
[0006] 下面结合实施例和附图进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0007] 图I是本发明电感式流量计测量转换器的电路原理框图。
[0008] 图2是图I调制信号放大电路输出信号的波形图。
[0009] 图3是图I调制检波电路输出信号的波形图。
[0010] 图4是图I迟滞比较电路输出信号的波形图。
[0011] 图5是图I电平变换电路输出信号的波形图。
具体实施方式
[0012] 在以下实施例中将进一步举例说明本发明,这些实施例仅用于说明本发明而对本发明没有限制。
[0013] 在图I中,电感式流量计测量转换器,包括:将电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上的双相位载波发生电路1,一个将调制信号放大为具有双边包络的调制信调制信号放大电路2,一个对流量调制信号进行检波的调制信号检波电路3和对迟滞比较电路4的输出信号进行电平变换的信号电平变换电路5。双相位载波发生电路I、调制信号放大电路2、调制信号检波电路3、迟滞比较电路4和信号电平变换电路5依次串联在同一电路上,组成电感式流量计测量转换器,实现电感式流量计测量和信号转换,并通过外部控制信号实现对测量电路的自检测。以上由双相位载波发生电路I、调制信号放大电路2、调制信号检波电路3、迟滞比较电路4和信号电平变换电路5依次串联组成实现测量和信号转换的电感式流量计测量转换器,通过外部控制信号实现对测量电路的自检测。
[0014] 所述的双相位载波发生电路I产生两路相位相差180°,峰-峰值相同的正弦载波信号波信号,两路载波信号作用于电感式流量计敏感元件。该电感式流量计敏感元件由一个固定电感器和一个随流量变化的动电感器串联组成,载波信号作用于电感式流量计敏感元件的两个端点,并将两个电感器的公共连接端作为流量调制信号的取样点,把电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上,然后通过调制信号放大电路2对微弱的调制信号双边包络进行放大,调制信号检波电路3对调制信号放大电路2的输出信号进行单边包络检波,迟滞比较电路4对调制信号检波电路3的输出信号进行电压比较,形成方波信号,信号电平变换电路5对迟滞比较电路4的输出信号进行电平变换,经过电平变换电路变换成可供计算机采集的脉冲信号。
[0015] 当流量计无流量流过时,载波信号的包络线为一条直线,不会引起迟滞比较电路4出现电平翻转。当流量计有流量流过时,引起动电感器的电感量发生变化,这种变化直接引起流量计的调制信号的取样点信号波形发生变化,此时载波信号的包络线不再为一条直线,而是一个随流量变化的调制信号。这个调制信号在经过调制信号放大电路2以后,被放大为一个具有图2所示双边包络的调制信号,这个信号已可以被调制信号检波电路3检波,且不会出现波形失真。调制信号检波电路3对流量调制信号进行检波后,留下图3所示信号的正半周包络信号,正半周包络信号输入到迟滞比较电路4。迟滞比较电路4按照信号的参数已设定了翻转的比较电平。当信号幅值高于上限电平时,迟滞比较电路4产生正电平输出,而当信号幅值低于下限电平时,迟滞比较电路4产生负电平输 出,至此流量计的感受的流量变化已被转化为图4所示的脉冲信号。为了便于数字电路的处理,迟滞比较电路4的输出经信号电平变换电路5变换成图5所示的数字电路电平。
[0016] 为实现电路和流量计的自检测,在流量计无流量流过时,载波信号的包络线为一条直线,不会引起迟滞比较电路4出现电平翻转,通过施加图I中的“自检控制信号”脉冲以后,双相位载波发生电路I的其中一路信号峰-峰值产生变化以后,载波信号的包络线也发生变化,引起迟滞比较电路4出现电平翻转,通过检测是否有脉冲信号发生,即可实现电路和传感器的自检测。

Claims (9)

1. 一种电感式流量计测量转换器,包括,依次串联在同一电路上组成电感式流量计测量转换器的双相位载波发生电路(I)、调制信号放大电路(2)、调制信号检波电路(3)、迟滞比较电路(4)和信号电平变换电路(5),其特征在于,双相位载波发生电路(I)产生两路相位相差180°,峰-峰值相同的正弦载波信号,它将两路载波信号作用于电感式流量计敏感元件,把电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上,然后通过调制信号放大电路(2 )对调制信号双边包络进行放大,调制信号检波电路(3)对调制信号放大电路(2)的输出信号进行单边包络检波,迟滞比较电路(4)对调制信号检波电路(3)的输出信号进行电压比较形成方波信号,信号电平变换电路(5)对迟滞比较电路(4)的输出信号进行电平变换,经过波形放大和整形规范成可供计算机采集的脉冲信号。
2.根据权利要求I所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:电感式流量计敏感元件由一个固定电感器和一个随流量变化的动电感器串联组成。
3.根据权利要求2所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:载波信号作用于电感式流量计敏感元件的两个端点,并将两个电感器的公共连接端作为流量调制信号的取样点,把电感式流量计的电感变化频率调制在一个载波上。
4.根据权利要求I所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:当流量计无流量流过时,载波信号的包络线为一条直线。
5.根据权利要求2所述型电感式流量计测量转换器,其特征在于:当流量计有流量流过时,引起动电感器的电感量发生变化,这种变化直接引起流量计的调制信号的取样点信号波形发生变化,此时载波信号的包络线不再为一条直线,而是一个随流量变化的调制信号。
6.根据权利要求I所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:调制信号检波电路(3)对流量调制信号进行检波后,留下正半周包络信号,正半周包络信号输入到迟滞比较电路(4 ),迟滞比较电路(4 )按照信号的参数已设定了翻转的比较电平。
7.根据权利要求6所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:当信号幅值高于上限电平时,迟滞比较电路(4)产生正电平输出,而当信号幅值低于下限电平时,迟滞比较电路(4)产生负电平输出,至此流量计的感受的流量变化已被转化为脉冲信号。
8.根据权利要求I所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:双相位载波发生电路(I)的其中一路信号峰-峰值产生变化以后,载波信号的包络线也发生变化,引起迟滞比较电路(4)出现电平翻转,检测是否有脉冲信号发生。
9.根据权利要求I所述的电感式流量计测量转换器,其特征在于:所述的调制信号放大电路(2)对微弱的调制信号双边包络进行放大。
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