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電磁流量計恒流源勵磁的系統方案
關鍵字：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方案
1．開環模擬運算、恒流源勵磁系統
所謂開環與閉環是指轉換器信號測量系統中放大器、采樣保持以及頻率變換或電壓變換等單元是否構成閉合的負反饋系統。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動電路提供橋式開關的控制脈沖，使得轎式開關交替導通，于是流過串聯在橋式開關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。于是在傳感器中產生了恒定幅度的低頻矩形波磁場。當導電流體流過處于低頻矩形波磁場的測量管時，電極上感應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，把差動的高內阻信號放大，并轉換為單端的低內阻信號。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偶合電容器，可以隔離直流電壓，消除電極與電解質流體間產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。信號的直流電壓經放大后，由電壓／頻率轉換電路變換成與流量成正比變化的頻率信號。頻率再經光電耦合器隔離，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，并經功率放人后去驅動電磁式或電子式汁數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，再經電壓／電流變換，輸出統一標準鈞4—20mA或O—lOmA的電流信號。
開環形式的轉換器可以用簡單的一次函數表達測量的輸入／輸出關系。輸出電流或頻率與流量信號電壓之間僅存在著轉換系數和放大因子，輸入／輸出是線性關系。這就是說，開環形式的放大器、濾波器。電壓／頻率轉換、頻率／電壓轉換、電壓／電流…一轉換等單元電路是獨立工作，自成單元。因此，電路調試比較容易。開環模擬運算、恒流源勵磁的系統方案可以將勵磁電流、放大因子作為傳感器的儀表系數，通過修改不同傳感器的儀表系數，能夠實現傳感器與轉換器間的互換配套。但是，考慮到儀表的測量精度和穩定性，對各單元電路性能和元器件特性提出了很高的要求。
應用開環形式系統的轉換器，希望獲得高精度和高穩定的測量是不容易的。不過，由于產品成本低，價格便宜以及技術原因，20世紀90年代以前，國內自行設計的轉換器較多采用這種方案。
2．閥環系統的轉換器
其工作原理是：轉換器的時鐘電路為勵磁恒流源的電子開關提供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，產生磁場，流體穿過工作磁場流經傳感器，在電極間就有感應電動勢產生。流最感應信號經輸入放大器阻抗轉換、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，其誤差信號經采樣保持放大器去除尖峰（即微分干擾）．再經采樣保持放大器選出有用信號后，再經放大器放大，然后由調制器將采得的雙向脈沖變為單邊的矩形渡脈沖。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／電流轉換器轉換為統一的電流輸出。同時，又通過解調器和反饋放大器將單邊的矩形渡脈沖恢復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。構成了閉環形式的信號放大系統。這就是說，圖4 - 16中串聯的單元(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，這種系統電路完全可以應用負反饋原理進行分析，也可式(4 - 4)和式(4-5)來表達這種系統轉換器的輸入和輸出的關系。 |
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