CN206818260U - 一种电磁流量计信号采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁流量计信号采集电路，包括依次相连的仪器放大电路、全波整流电路、第二级放大电路，所述仪器放大电路的输入端通过差分输入电路连接传感器。本实用新型由差分输入电路连接仪器放大电路，在获得较高的电压增益的同时降低了电路的输出阻抗，提高了电路的带负载能力，而且产生的共模干扰要小的多，可以有效提高精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁流量计领域，具体涉及一种电磁流量计信号采集电路。
背景技术
电磁流量计是一种依据法拉第电磁感应定律来测量导电液体体积流量的仪表。由励磁线圈将磁场施加给被测流体,通过检测磁场中运动流体的感应电动势,并进行信号处理来实现流量准确测量。由于其测量采用非接触式,因此不受流体密度、粘度、温度、压力变化的影响等优点,在工业中得到广泛应用。电磁流量计的测量范围的提高，尤其是小流量的测量在当前工业应用中的要求也越来越高，该技术难点主要在于消除各种噪声如工频干扰、微分干扰、共模干扰、串模干扰和电化学干扰等。
当前,国内研究方面主要针对纯水等单相流体介质,采用低频方波励磁方式及单片机信号处理系统来解决单相流体介质的流量测量问题，这也是国内大多数流量计厂商采取的技术，基本方案就是以单片机为核心，驱动励磁电路，产生流量信号，经过仪器放大，电路滤波，二次放大后再进行AD量化处理；由于传感器信号直接与放大电路相连接，电路的任何漂移、噪声或者不稳定，都会被后级电路依次放大，进而对整个电路产生影响，因此目前国内大多数的电磁流量计的测量范围在0.5m/s-10m/s,低于0.5m/s的测量虽然能检测到信号，但是准确性很差。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电磁流量计信号采集电路，可以解决现有电磁流量计的传感器信号直接与放大电路相连接，导致测量精度低的问题。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种电磁流量计信号采集电路，包括依次相连的仪器放大电路、全波整流电路、第二级放大电路，所述仪器放大电路的输入端通过差分输入电路连接传感器。
本实用新型的进一步方案是，所述差分输入电路包括场效应管JFET-1、场效应管JFET-2、场效应管JFET-3、场效应管JFET-4，所述场效应管JFET-1的栅极、源极和漏极分别连接传感线信号输出负极、场效应管JFET-3的栅极、场效应管JFET-3的漏极，所述场效应管JFET-2的栅极、源极和漏极分别连接传感线信号输出正极、场效应管JFET-4的源极、场效应管JFET-4的栅极，所述场效应管JFET-3的源极和场效应管JFET-4的漏极分别连接仪器放大电路的输入负极、正极；所述场效应管JFET-1和场效应管JFET-2的栅极分别经电阻R16、电阻R17接地；所述场效应管JFET-3的源极和场效应管JFET-4的漏极之间还连接有电阻R8和电容C12组成的支路；还包括由场效应管JFET-5和场效应管JFET-6组成的偏置恒流源电路，所述场效应管JFET-5的源极经可调电阻R6和栅极并联于场效应管JFET-3的源极，漏极和场效应管JFET-6的源极并联于直流电源，所述场效应管JFET-6的漏极经可调电阻R7和栅极并联于场效应管JFET-4的漏极。
本实用新型的进一步方案是，所述仪器放大电路采用的是AD8221型仪器放大器。
本实用新型的进一步方案是，所述全波整流电路经第二级放大输入电路连接第二级放大电路。
本实用新型的进一步方案是，所述第二级放大输入电路包括场效应管JFET-7和场效应管JFET-8，所述场效应管JFET-7的栅极连接全波整流电路输出端，源极和场效应管JFET-8的漏极并联后经电阻R12、电阻R14连接直流电源负极，漏极和场效应管JFET-8的源极分别经电阻R3、电阻R4并联后经电阻R2连接直流电源正极，所述场效应管JFET-8的栅极经电阻R10接地；所述场效应管JFET-7的和场效应管JFET-8的源极之间还连接有电阻R5和电容C8组成的支路。
本实用新型的进一步方案是，所述第二级放大电路采用的是AD8221型仪器放大器。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
一、由差分输入电路连接仪器放大电路，在获得较高的电压增益的同时降低了电路的输出阻抗，提高了电路的带负载能力，而且产生的共模干扰要小的多，可以有效提高精度；
二、场效应管JFET-1、场效应管JFET-2起到电压跟随作用，电阻R16、电阻R17用于稳定输入端偏压，电阻R8和电容C12组成的RC补偿电路用于频率较高时衰减差分对信号输出，使得电路总增益下降，提高电路稳定性；可调电阻R6和可调电阻R7可以改变两边差分输入的恒流源大小，这样就可以使得由于元器件制造工艺水准引起不匹配的影响减弱甚至消除，还可以使得输出端电压保持平衡，达到差分输入对完全匹配；
三、AD8221型仪器放大器典型的三运放结构的放大器，完善了补偿电路，配合差分输入电路可以将共模干扰限制在极低的范围；
四、第二级放大输入电路避免信号和放大电路直接相连，从而使得干扰尽可能降低。
附图说明
图1为差分输入电路的原理图。
图2为仪器放大电路的原理图。
图3为全波整流电路的原理图。
图4为第二级放大输入电路的原理图。
图5为第二级放大电路的原理图。
具体实施方式
一种电磁流量计信号采集电路，包括依次相连的差分输入电路、仪器放大电路、全波整流电路、第二级放大输入电路、第二级放大电路，所述差分输入电路输入端连接传感器。
所述差分输入电路如图1所示，包括场效应管JFET-1、场效应管JFET-2、场效应管JFET-3、场效应管JFET-4，所述场效应管JFET-1的栅极、源极和漏极分别连接传感线信号输出负极、场效应管JFET-3的栅极、场效应管JFET-3的漏极，所述场效应管JFET-2的栅极、源极和漏极分别连接传感线信号输出正极、场效应管JFET-4的源极、场效应管JFET-4的栅极，所述场效应管JFET-3的源极和场效应管JFET-4的漏极分别连接仪器放大电路的输入负极、正极；所述场效应管JFET-1和场效应管JFET-2的栅极分别经电阻R16、电阻R17接地；所述场效应管JFET-3的源极和场效应管JFET-4的漏极之间还连接有电阻R8和电容C12组成的支路；还包括由场效应管JFET-5和场效应管JFET-6组成的偏置恒流源电路，所述场效应管JFET-5的源极经可调电阻R6和栅极并联于场效应管JFET-3的源极，漏极和场效应管JFET-6的源极并联于直流电源，所述场效应管JFET-6的漏极经可调电阻R7和栅极并联于场效应管JFET-4的漏极。
所述第二级放大输入电路如图4所示，包括场效应管JFET-7和场效应管JFET-8，所述场效应管JFET-7的栅极连接全波整流电路输出端，源极和场效应管JFET-8的漏极并联后经电阻R12、电阻R14连接直流电源负极，漏极和场效应管JFET-8的源极分别经电阻R3、电阻R4并联后经电阻R2连接直流电源正极，所述场效应管JFET-8的栅极经电阻R10接地；所述场效应管JFET-7的和场效应管JFET-8的源极之间还连接有电阻R5和电容C8组成的支路。
场效应管JFET-1、场效应管JFET-2、场效应管JFET-3、场效应管JFET-4、场效应管JFET-5场效应管JFET-6、场效应管JFET-7和场效应管JFET-8均采用InterFET的IF9030型，该型号是目前噪声最低的型号之一。
所述仪器放大电路和第二级放大电路分别如图2和图5所示，均采用的是AD8221型仪器放大器。
所述全波整流电路如图3所示，由两个运算放大器 LM358N和七个精密电阻组成，使得滤波后的信号平滑稳定。
Claims (6)
1.一种电磁流量计信号采集电路，包括依次相连的仪器放大电路、全波整流电路、第二级放大电路，其特征在于：所述仪器放大电路的输入端通过差分输入电路连接传感器。
2.如权利要求1所述的一种电磁流量计信号采集电路，其特征在于：所述差分输入电路包括场效应管JFET-1、场效应管JFET-2、场效应管JFET-3、场效应管JFET-4，所述场效应管JFET-1的栅极、源极和漏极分别连接传感线信号输出负极、场效应管JFET-3的栅极、场效应管JFET-3的漏极，所述场效应管JFET-2的栅极、源极和漏极分别连接传感线信号输出正极、场效应管JFET-4的源极、场效应管JFET-4的栅极，所述场效应管JFET-3的源极和场效应管JFET-4的漏极分别连接仪器放大电路的输入负极、正极；所述场效应管JFET-1和场效应管JFET-2的栅极分别经电阻R16、电阻R17接地；所述场效应管JFET-3的源极和场效应管JFET-4的漏极之间还连接有电阻R8和电容C12组成的支路；还包括由场效应管JFET-5和场效应管JFET-6组成的偏置恒流源电路，所述场效应管JFET-5的源极经可调电阻R6和栅极并联于场效应管JFET-3的源极，漏极和场效应管JFET-6的源极并联于直流电源，所述场效应管JFET-6的漏极经可调电阻R7和栅极并联于场效应管JFET-4的漏极。
3.如权利要求1所述的一种电磁流量计信号采集电路，其特征在于：所述仪器放大电路采用的是AD8221型仪器放大器。
4.如权利要求1所述的一种电磁流量计信号采集电路，其特征在于：所述全波整流电路经第二级放大输入电路连接第二级放大电路。
5.如权利要求4所述的一种电磁流量计信号采集电路，其特征在于：所述第二级放大输入电路包括场效应管JFET-7和场效应管JFET-8，所述场效应管JFET-7的栅极连接全波整流电路输出端，源极和场效应管JFET-8的漏极并联后经电阻R12、电阻R14连接直流电源负极，漏极和场效应管JFET-8的源极分别经电阻R3、电阻R4并联后经电阻R2连接直流电源正极，所述场效应管JFET-8的栅极经电阻R10接地；所述场效应管JFET-7的和场效应管JFET-8的源极之间还连接有电阻R5和电容C8组成的支路。
6.如权利要求1所述的一种电磁流量计信号采集电路，其特征在于：所述第二级放大电路采用的是AD8221型仪器放大器。
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| US10712184B1 (en) | 2019-01-09 | 2020-07-14 | Georg Fischer Signet Llc | Magnetic flowmeter assembly having independent coil drive and control system |
| US11365995B2 (en) | 2018-09-28 | 2022-06-21 | Georg Fischer Signet Llc | Magnetic flowmeter including auxiliary electrodes upstream and downstream of the pair of measuring electrodes and an adjustable brace |
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