電磁流量計轉換器信號抗干擾處理 五

3電磁流量計樣機設計

基于以上分析，結合有關文獻，設計并試制了一臺原理樣機，整體結構框圖如圖6所示，主要包括勵磁電路、傳感器、信號處理模塊、單片機和CPLD等模塊。CPLD在單片機控制下為各模塊提供同步控制時序。勵磁電路在CPI。D控制下產生200 Hz的矩形波激勵磁場，當流體切割磁場時，在傳感器中產生感應電勢。信號處理模塊取出感應信號，進行互相關處理并放大后，將流量信號送入單片機。

設計的傳感器結構如圖7所示，包括測量管、勵磁線圈、檢測電極、屏蔽電極和屏蔽罩。檢測電極緊貼于管壁外，被屏蔽電極罩住，并以等電位驅動技術減小雜散電容的影響[10I。同時為了減小電極上的渦流影響，將檢測電極做成了梳狀。最外層屏蔽罩接地，有利于屏蔽外界干擾。考慮到檢測電極上感應信號比較微弱，將前置放大器置于傳感器內盡可能貼近電極的地方，以減小信號在傳輸中的衰減及干擾。為避免鐵磁材料的磁滯現象，采用了空心線

圈勵磁。

信號處理模塊主要電路，高輸入阻抗的前置放大器從高內阻的信號源中檢出電壓信號，完成阻抗轉換。高共模抑制比的儀表放大器對信號進行差動放大，抑制共模干擾。然后經過旋轉

電容濾波器濾波，實現與參考信號的互相關處理，濾波電路相關運算所需的參考信號由CPLD產生，并與勵磁電流保持嚴格同步。最后由整流采樣電路對旋轉電容濾波器電容上的電壓信號進行整流采樣，經A／D轉換后送人單片機。

勵磁電路，恒流源提供的電流通過兩組同步開關的交替閉合，在線圈中形成矩形波勵磁電流。為使電流方向在200 Hz下快速完成轉換，在線圈中串聯了兩個電阻，減小線圈勵磁時間常數。設計的時間常數r為0．25 ms，保證了磁場快速穩定。

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