[发明专利]电磁流量计采用窄带滤波信号调理的方法及设备

说明书

技术领域：

本发明涉及一种窄带滤波信号调理电路，更准确地说，是涉及一种用于微流量电磁流量计的信号调理技术。

背景技术：

在流量测量领域，随着现代工业的发展，尤其医药卫生、生物工程和精细化工等行业对流量计的性能指标提出了更新、更高的要求。在公知的电磁流量计中，对流量信号的放大普遍采用峰值采样保持信号调理电路，其宽带信号放大电路，使多种干扰噪声随流量信号一同被放大，必然把噪声频谱移频或混叠到流量信号的频带内，导致信噪比低、分辨率差、流量的测量下限难以扩展。可以说现有的峰值采样保持信号调理电路制约了电磁流量计的发展。

发明内容：

本发明的目的是提供一种与现有技术相比，能有效滤除流量信号叠加的多种干扰噪声，大大提高信噪比的窄带滤波信号调理技术。从而扩展电磁流量计的测量下限，实现微流量的准确测量，提高电磁流量计的性能指标，使测量下限有效扩展。

本发明目的是这样实现的：

电磁流量计采用窄带滤波信号调理的方法，首先进行窄带滤波信号初步调理，在信号达到稳态时进行采样，恰好避开微分噪声的干扰从而抑制微分噪声，在每个周期内电流平均值恒定的恒均值激磁电流源，产生满足窄带滤波调理技术所需的恒均值磁场，即通过取样、比较实现闭环反馈调节的恒均值电流源。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理的方法，所述的抑制微分噪声是滤除e(t)高次谐波后的基波e1(t)中虽然含流量信号的基波es1(t)和微分噪声的基波ec1(t)，但相位差为90°，且解调脉冲p(t)与es1(t)同步，与ec1(t)正交相敏解调将ec1(t)与p(t)相乘，低通滤波后正负相互抵消，有效去除了微分噪声和同相噪声，对e1(t)相敏解调、低通滤波和直流放大可得到流速信号V₁(t)。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理的方法，所述的窄带滤波信号调理为：先对放大后的流量信号e(t)进行窄带滤波，滤除高次谐波，取出基波分量e1(t)，并使噪声功率随带宽减小而降低，提高信噪比，再利用相敏解调降低微分噪声影响，得到较为理想的流速信号v1(t)。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理方法使用的设备，其组成包括：前置放大器，所述的前置放大器与窄带滤波器信号滤波器连接，所述的信号滤波器与解调器连接，所述的解调器与解调信号发生器连接。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理方法使用的设备，所述的窄带滤波器信号滤波器电子元件包括：运算放大器、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、电阻R1、电阻R2，上述的各元器件间具有电路连接关系。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理方法使用的设备，所述的解调器是相敏解调器，由4只场效应开关晶体管组成。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理方法使用的设备，所述的解调器采用开关集成电路来构成相敏解调器。

所述的电磁流量计采用窄带滤波信号调理方法使用的设备，所述的解调信号发生器包括由美国ATMEL公司的AT89S53单片机或荷兰PHILIPS公司80C552单片机构成的相敏解调信号发生器。

所述的电磁流量计中采用窄带滤波信号调理方法使用的设备，所述的前置放大器包括美国AD公司的集成仪表放大器AD625CD或AD624AD。

本发明的有益效果：

1、本发明的信号滤波器采用窄带滤波器，对前置放大器输出的流量信号进行窄带滤波，滤除高次谐波，得到流量信号的基波，并使多种干扰噪声的功率随带宽减小而降低，提高信噪比，从而提高电磁流量计的性能指标，使流量测量下限有效扩展，实现微流量测量。

2、本发明的解调器采用相敏解调器，在多种噪声干扰中，由测量电极引线的单匝变压器效应所产生的微分噪声影响较大。窄带滤波器的输出，含流量信号的基波和微分噪声的基波，但相位差为90°，且解调信号p(t)与流量信号的基波同相，与微分噪声的基波正交。相敏解调将微分噪声的基波与解调信号p(t)相乘，正负相互抵消，有效消除了基波信号中微分噪声和同相噪声的干扰。

3、本发明的解调信号发生器，是由美国ATMEL公司生产的AT89S53单片机或荷兰PHILIPS公司生产的80C552单片机所构成，可输出控制相敏解调器的脉冲信号p(t)。

4、本发明的前置放大器采用美国AD公司生产的集成精密仪表放大器AD625CD或AD624AD，完成对电磁流量传感器检测电极间输出的感应电动势(流量信号)的放大。