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技术文章

涡街流量计的信号滤波及限幅


发布日期:2024-03-18 点击:164次
  涡街流量计信号在高流速时附有高频干扰信号,放大电路应该有低通滤波器环节。每一种被测介质在不同口径的管道中都有其频率下限和频率上限,超出该频率段就无法保证仪表的测量精度了。当确定了被测介质和管道口径,允许测量的最大频率就确定了。这时还需要通过滤波器限制高于该上限频率以上一定余量的波形通过,以保证二次仪表的测量精度。
  滤波器采用二阶低通多路负反馈(MFB)结构。二阶低通滤波器的传递函数HLP,能够表达成一个关于频率(f)的函数:
 
  式中:f为频率变量,fc是截止频率,FSF是频率比例因子,Q是品质因数。在本电路中,如图34,取R7=R9=22KΩ,FSF=lQ=1.424,则:
 
  不难根据截止频率和方程得出C7C8的值。所以,通过改变C7C8的值就可以达到改变截止频率的目的,在实际电路中,使用8位拨码开关切换通道以改变有效容值。
 
  管道内流体的流速较低时,涡街流量计发生频率也比较低,而且压电晶体的输出信号也比较弱,反之,流速较高时,涡街频率较高,压电晶体输出的信号也较强。本电路使用了限幅放大器做增益自动调节。限幅放大电路是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。其传输特性的特点是:当输入信号电压在某一范围内时,电路处于线性放大状态,具有恒定的放大倍数,而超出此范围,其放大倍数为零或很低。本系统中采用二级管反馈式双向限幅放大电路。该限幅放大电路对交流放大及低通滤波后的输出信号电平进行钳位,使得低通滤波器在低频段的电压放大倍数较高,为R10/R7,约60;随着涡街频率的升高,当滤波器的输出电压高于二极管IN4148的钳位电压时,反馈电阻RS取代了Rl0,放大倍数变为R8/R7,滤波器便不再有放大作用,反而对信号起到衰减作用。从而进一步消除干扰,提高放大器的信噪比,同时为后续电路提供稳定的触发电压
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