专利名称：电磁流量计信号调理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能扩展流j
的信号调理装置。的下限，实现小流量的准确测量电磁流量计
背景技术 在流量测量领域，随着现代工业的发展，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，其宽带信号放大器，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。
t信号叠加的多种下限，实现小流量
实用新型内容 本实用新型的目的是提供一种与现有技术相比，能有效滤除流』干扰噪声，大大提高信噪比的信号调理装置。从而扩展电磁流量计的测3的准确测量。 本实用新型的目的是这样实现的 电磁流量计信号调理装置，其组成包括宽带放大器(1)、信号滤波器(2)、解调器
(3)和解调信号发生器(4)，所述的宽带放大器(1)与信号滤波器(2)连接，所述的信号滤
波器(2)与解调器(3)连接，所述的解调器(3)与解调信号发生器(4)连接。 所述的电磁流量计信号调理装置，所述的信号滤波器(2)包括运算放大器U1、与
所述的运算放大器Ul连接的滤波电容Cl、滤波电容C2、滤波电容C3、滤波电容C4、电阻Rl
和电阻R2。 所述的电磁流量计信号调理装置，所述的解调器(3)为相敏解调器，由4支场效应管模拟开关组成。[0008] 所述的电磁流具有栅极、源极和漏极。[0009] 所述的电磁流[0010] 所述的电磁流司的AT89C2051单片机构成的相敏解调信号发生器。[0011] 有益效果 1、本实用新型的电磁流量计信号滤波器，对宽带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。 2、本实用新型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
计信号调理装置，所述的场效应管模拟开关，是N沟道场效应管，
计信号调理装置，所述的解调器(3)为集成模拟开关。计信号调理装置，所述的解调信号发生器(4)采用美国ATMEL公
3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，正负相抵消，有效消除基波信号中微分噪声和同相噪声的干扰。 3、本实用新型的解调信号发生器，是由美国ATMEL公司生产的AT89C2051单片机所构成，可输出控制相敏解调器工作的脉冲信号P(t)，电路简单，时序准确，工作可靠。[0015] 4、本实用新型的宽带放大器采用美国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。
附图1是本实用新型的电磁流量计信号调理电路框图。 附图2是本实用新型的信号滤波器电路原理图。 附图3是本实用新型的相敏解调器电路原理图。 附图4是本实用新型的解调信号发生器电路原理图。 附图5是本实用新型的相敏解调抑制微分噪声影响波形图。 附图6是本实用新型的电磁流量计信号调理电路原理图。 根据电子线路制图的规定，相同标号的线路之间具有连接关系。
具体实施方式
[0023] 实施例1 : 参照附图，详细叙述本实用新型的具体实施例。 如附图1中，电磁流量计信号调理电路包括宽带放大器1、信号滤波器2、解调器3和解调信号发生器4。所述的宽带放大器1与信号滤波器2连接，所述的信号滤波器2与解调器3连接，所述的解调器3与解调信号发生器4连接。 附图2给出按本实用新型所述的电磁流量计信号调理电路的具体方案中信号滤波器的电路结构。在图2中，示出了输入信号端1及2、输出信号端3、运算放大器U1、滤波电容Cl及C2和C3及C4、电阻Rl及R2的电路连接关系。 在此电路结构中，运算放大器U1的反相输入端与滤波电容C2和电阻R1相连。电容C2的另一端与信号输入端1和电容Cl相连，电阻Rl的另一端与运算放大器Ul的输出端和电容C1的另一端相连。运算放大器U1的同相输入端与滤波电容C3和电阻R2相连。电容C3的另一端与信号输入端2和电容C4相连，电阻R2的另一端和电容C4的另一端同时接地。 信号输入端1及2接受宽带放大器输出的流量信号，经过附图2所示的信号滤波器，滤除高次谐波，从而流量信号的基波可以通过信号输出端3输出。 附图3给出按本实用新型所述的电磁流量计信号调理电路的具体方案中解调器的电路结构。在图3示出了场效应管模拟开关Ql及Q2和Q3及Q4、输入信号端1、输出信号端2及3、控制信号4及5的电路连接关系。 在此电路结构中，场效应管模拟开关Q1及Q4的源极与信号输入端1相接，场效应管模拟开关Q2及Q3的源极同时接地，控制信号4与场效应管模拟开关Q3及Q4的栅极相接。控制信号5与场效应管模拟开关Ql及Q2的栅极相接，场效应管模拟开关Ql及Q3的漏极与信号输出端2相接，场效应管模拟开关Q2及Q4的漏极与信号输出端3相接。 信号滤波器输出到解调器的信号，既含流量信号的基波，又含微分噪声的基波，但 相位差为90。，且解调信号p(t)与流量信号的基波同相位，与微分噪声的基波正交。如图 5所示，相敏解调将微分噪声的基波与解调信号p(t)相乘，正负相抵消。对信号进行相敏解 调，能抑制流量信号中微分噪声和同相噪声的影响。 本实用新型所述的电磁流量计信号调理电路，所述的解调器也可以采用集成模拟 开关来构成相敏解调器。 本实用新型所述的电磁流量计信号调理电路，所述的解调信号发生器采用美国 ATMEL公司生产的AT89C2051单片机I/O引脚(P14和P15)及控制软件来产生控制相敏解 调器工作的信号P(t)。 比较本实用新型的信号调理电路和现有的峰值采样保持信号调理电路，在测试环境 相同的条件下进行通水标定试验，效果理想。测量下限为2L/h(0. 002mVh，流速0. 026m/s)时， 瞬时流量的零点稳定性优于0. 1%，线性误差小于1% ;当测量下限达到1. 2L/h(0. 0012m3/h，流 速0.016m/s)时，仍具有0.3%的分辨力。结果表明，本实用新型可明显提高电磁流量计的性能 指标，使流量测量下限有效扩展，实现小流量的准确测量。
权利要求一种电磁流量计信号调理装置，其组成包括宽带放大器(1)、信号滤波器(2)、解调器(3)和解调信号发生器(4)，其特征是所述的宽带放大器(1)与信号滤波器(2)连接，所述的信号滤波器(2)与解调器(3)连接，所述的解调器(3)与解调信号发生器(4)连接。
2. 根据权利要求l所述的电磁流量计信号调理装置，其特征是所述的信号滤波器(2) 包括运算放大器U1、与所述的运算放大器U1连接的滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容 C3、滤波电容C4、电阻R1和电阻R2。
3. 根据权利要求1或2所述的电磁流量计信号调理装置，其特征是所述的解调器(3) 为相敏解调器，由4支场效应管模拟开关组成。
4. 根据权利要求3所述的电磁流量计信号调理装置，其特征是所述的场效应管模拟 开关，是N沟道场效应管，具有栅极、源极和漏极。
5. 根据权利要求3所述的电磁流量计信号调理装置，其特征是所述的解调器(3)为 集成模拟开关。
6. 根据权利要求1或2或4或5所述的电磁流量计信号调理装置，其特征是所述的解 调信号发生器(4)采用美国ATMEL公司的AT89C2051单片机构成的相敏解调信号发生器。
专利摘要电磁流量计信号调理装置。在公知技术中对流量信号的放大采用峰值采样保持信号调理电路，其宽带信号放大器使干扰噪声随流量信号一同被放大，导致信噪比低、分辨率差、流量的测量下限难以扩展。本产品包含宽带放大器(1)、信号滤波器(2)、解调器(3)和解调信号发生器(4)。其中信号滤波器可滤除由宽带放大器输出的流量信号中高次谐波，提高信噪比。其中解调器是相敏解调器，可将微分噪声的基波在与解调信号p(t)相乘时正负相抵消，抑制流量信号中微分噪声和同相噪声的影响。本产品用于有效滤除流量信号中叠加的多种干扰噪声，提高电磁流量计的性能指标，从而扩展流量测量的下限，实现小流量的准确测量。
文档编号G01F1/60GK201463948SQ20092009995
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者于晓洋, 吴海滨, 周真, 孙晶华, 牛滨, 马德仲 申请人:哈尔滨理工大学