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電磁流量計恒流源勵磁的系統(tǒng)方案
關(guān)鍵字：電磁流量計 日期：2012-12-15 9:01:46
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電磁流量計恒流源勵磁的系統(tǒng)方案
1．開環(huán)模擬運算、恒流源勵磁系統(tǒng)
所謂開環(huán)與閉環(huán)是指轉(zhuǎn)換器信號測量系統(tǒng)中放大器、采樣保持以及頻率變換或電壓變換等單元是否構(gòu)成閉合的負(fù)反饋系統(tǒng)。其工作啄理是：分頻器電路將工頻的交流市電電源電壓分頻成為所需的勵磁頻率（例如50Hz的1/8）的電壓，通過光電耦合器向勵磁驅(qū)動電路提供橋式開關(guān)的控制脈沖，使得轎式開關(guān)交替導(dǎo)通，于是流過串聯(lián)在橋式開關(guān)對角線間的勵磁線圈的電流方向，隨著控制脈沖的極性而交替改變。交替改變方向的電流激勵勵磁線圈，即產(chǎn)生低頻矩形波磁場。因為回路的電流是恒定的，這樣激勵傳感器的勵磁線圈亦為恒定的矩形渡勵磁電流。于是在傳感器中產(chǎn)生了恒定幅度的低頻矩形波磁場。當(dāng)導(dǎo)電流體流過處于低頻矩形波磁場的測量管時，電極上感應(yīng)出低頻矩形波的流量電動勢。流量電動勢被送到前置放大電路，把差動的高內(nèi)阻信號放大，并轉(zhuǎn)換為單端的低內(nèi)阻信號。同時，差動的前置放大器能夠抑制各種共模干擾，提高測量靈敏度。在前置放大器的輸入或輸出端串聯(lián)偶合電容器，可以隔離直流電壓，消除電極與電解質(zhì)流體間產(chǎn)生的直流極化電壓的影響。主放大器將微弱的信號放大到，定的幅度，然后由同步采樣電路按時序電路提供的與勵磁電流時序一致的脈沖，從矩形波信號的后沿向前采樣。采樣的同時將信號前沿向后的微分干擾切除掉。這樣，采樣電路就把有效的流量信號采集出來，并通過RC電路積分，將采樣脈沖變換成直流電壓。信號的直流電壓經(jīng)放大后，由電壓／頻率轉(zhuǎn)換電路變換成與流量成正比變化的頻率信號。頻率再經(jīng)光電耦合器隔離，可以直接輸出頻率信號；或者由脈沖定際電路將頻率信號分頻變換，并經(jīng)功率放人后去驅(qū)動電磁式或電子式汁數(shù)器作流量的總最累計。輸出的頻率信號也可以由頻率／電壓變換為直流電壓，再經(jīng)電壓／電流變換，輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)鈞4—20mA或O—lOmA的電流信號。
開環(huán)形式的轉(zhuǎn)換器可以用簡單的一次函數(shù)表達(dá)測量的輸入／輸出關(guān)系。輸出電流或頻率與流量信號電壓之間僅存在著轉(zhuǎn)換系數(shù)和放大因子，輸入／輸出是線性關(guān)系。這就是說，開環(huán)形式的放大器、濾波器。電壓／頻率轉(zhuǎn)換、頻率／電壓轉(zhuǎn)換、電壓／電流…一轉(zhuǎn)換等單元電路是獨立工作，自成單元。因此，電路調(diào)試比較容易。開環(huán)模擬運算、恒流源勵磁的系統(tǒng)方案可以將勵磁電流、放大因子作為傳感器的儀表系數(shù)，通過修改不同傳感器的儀表系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與轉(zhuǎn)換器間的互換配套。但是，考慮到儀表的測量精度和穩(wěn)定性，對各單元電路性能和元器件特性提出了很高的要求。
應(yīng)用開環(huán)形式系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器，希望獲得高精度和高穩(wěn)定的測量是不容易的。不過，由于產(chǎn)品成本低，價格便宜以及技術(shù)原因，20世紀(jì)90年代以前，國內(nèi)自行設(shè)計的轉(zhuǎn)換器較多采用這種方案。
2．閥環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器
其工作原理是：轉(zhuǎn)換器的時鐘電路為勵磁恒流源的電子開關(guān)提供1/4工頻的打門脈沖，傳感器的勵磁線圈流過低頻矩形渡恒定電流。在勵磁電流的激勵下，產(chǎn)生磁場，流體穿過工作磁場流經(jīng)傳感器，在電極間就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。流最感應(yīng)信號經(jīng)輸入放大器阻抗轉(zhuǎn)換、除去直流噪聲信號和共模干擾信號，輸出與反饋放大器比較相減，其誤差信號經(jīng)采樣保持放大器去除尖峰（即微分干擾）．再經(jīng)采樣保持放大器選出有用信號后，再經(jīng)放大器放大，然后由調(diào)制器將采得的雙向脈沖變?yōu)閱芜叺木匦味擅}沖。低通濾波器能夠把單邊的矩形波脈沖變換為直流電壓，提供給電壓／電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電流輸出。同時，又通過解調(diào)器和反饋放大器將單邊的矩形渡脈沖恢復(fù)到與流量信號頻率相同、波形反相的反饋信號，再與輸入放大器輸出信號相減。構(gòu)成了閉環(huán)形式的信號放大系統(tǒng)。這就是說，圖4 - 16中串聯(lián)的單元(2)、(3)、(4)和(5)等效于圖4- 14中的凰；單元(6)和(7)等效于圖4-14中的Fo因此，這種系統(tǒng)電路完全可以應(yīng)用負(fù)反饋原理進(jìn)行分析，也可式(4 - 4)和式(4-5)來表達(dá)這種系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器的輸入和輸出的關(guān)系。 |
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