电磁流量计转换器信号抗干扰处理 五

3电磁流量计样机设计

基于以上分析，结合有关文献，设计并试制了一台原理样机，整体结构框图如图6所示，主要包括励磁电路、传感器、信号处理模块、单片机和CPLD等模块。CPLD在单片机控制下为各模块提供同步控制时序。励磁电路在CPI。D控制下产生200 Hz的矩形波激励磁场，当流体切割磁场时，在传感器中产生感应电势。信号处理模块取出感应信号，进行互相关处理并放大后，将流量信号送入单片机。

设计的传感器结构如图7所示，包括测量管、励磁线圈、检测电极、屏蔽电极和屏蔽罩。检测电极紧贴于管壁外，被屏蔽电极罩住，并以等电位驱动技术减小杂散电容的影响[10I。同时为了减小电极上的涡流影响，将检测电极做成了梳状。最外层屏蔽罩接地，有利于屏蔽外界干扰。考虑到检测电极上感应信号比较微弱，将前置放大器置于传感器内尽可能贴近电极的地方，以减小信号在传输中的衰减及干扰。为避免铁磁材料的磁滞现象，采用了空心线

圈励磁。

信号处理模块主要电路，高输入阻抗的前置放大器从高内阻的信号源中检出电压信号，完成阻抗转换。高共模抑制比的仪表放大器对信号进行差动放大，抑制共模干扰。然后经过旋转

电容滤波器滤波，实现与参考信号的互相关处理，滤波电路相关运算所需的参考信号由CPLD产生，并与励磁电流保持严格同步。最后由整流采样电路对旋转电容滤波器电容上的电压信号进行整流采样，经A／D转换后送人单片机。

励磁电路，恒流源提供的电流通过两组同步开关的交替闭合，在线圈中形成矩形波励磁电流。为使电流方向在200 Hz下快速完成转换，在线圈中串联了两个电阻，减小线圈励磁时间常数。设计的时间常数r为0．25 ms，保证了磁场快速稳定。

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