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一种包括电磁流量计的 信号处理系统

阅读：911发布：2024-02-23

专利汇可以提供一种包括电磁流量计的信号处理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种包括电磁流量计的信号处理系统，电磁流量计为一无衬里结构，其中信号处理系统包括：伺服放大模块，用于将电测流量计的输出信号与反馈信号进行比较及放大，同时进行监控及补偿；电压跟随模块，用于缓冲追踪输出信号，提高带负载能力；第一差分放大模块，用于放大输出信号；采样保持模块，用于采样输出信号并且进行模数转换；第二差分放大模块，用以将输出信号的数字信号进行第二次放大；输出信号放大模块，用以将数字信号精确的放大，并且输出。本发明有益效果在于：可以动态监测由于无绝缘衬里带来的信号衰弱，同时给予微弱信号的补偿，进一步地保证测量的精度。，下面是一种包括电磁流量计的信号处理系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种包括电磁流量计的信号处理系统，所述电磁流量计为一无衬里结构，其特征在于，所述信号处理系统包括：
伺服放大模块，所述伺服放大模块的反相输入端连接所述电磁流量计的功率电极，所述伺服放大模块的输出端连接所述电磁流量计的补偿电极，所述伺服放大模块用于将所述电磁流量计的输出信号与反馈信号进行比较及放大，同时对所述输出信号进行监控及补偿；
电压跟随模块，所述电压跟随模块的同相输入端连接所述电磁流量计的采集信号电极，所述电压跟随模块的反相输入端连接至所述电压跟随模块的输出端，所述电压跟随模块用于缓冲追踪所述输出信号，以提高所述电磁流量计的带负载能力；
第一差分放大模块，所述第一差分放大模块的同相输入端分别连接所述伺服放大模块的同相输入端与所述电压跟随模块的输出端，所述第一差分放大模块的反相输入端分别连接所述伺服放大模块的同相输入端与所述电压跟随模块的输出端，所述第一差分放大模块用于放大所述输出信号；
采样保持模块，所述采样保持模块的输入端连接所述第一差分放大模块的输出端，所述采样保持模块用于采样所述输出信号并且进行模数转换；
第二差分放大模块，所述第二差分放大模块的同相输入端连接所述采样保持模块的输出端，所述第二差分放大模块的反相输入端连接所述采样保持模块的输出端，所述第二差分放大模块用以将所述输出信号的数字信号进行第二次放大；
输出信号放大模块，所述输出信号放大模块的输入端连接所述第二差分放大模块的输出端，所述输出信号放大模块用以将所述数字信号放大并输出；所述采集信号电极至少设置为两个，两个所述采集信号电极对称分布在测量管的外沿；所述功率电极、所述补偿电极及接地电极均分布在所述测量管的外沿。
2.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述功率电极至少设置为两个，所述补偿电极至少设置为四个，所述接地电极至少设置为两个。
3.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，包括至少两个所述电压跟随模块，每个所述电压跟随模块的同相输入端分别连接对应的所述采集信号电极，每个所述电压跟随模块的反相输入端连接至输出端，以分别形成每个所述电压跟随模块的自反馈回路；
所述电压跟随模块为电压跟随器。
4.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述第一差分放大模块与所述第二差分放大模块均为差分放大器。
5.根据权利要求3所述的信号处理系统，其特征在于，包括至少两个所述伺服放大模块；
每个所述伺服放大模块的反相输入端连接对应的所述功率电极，每个所述伺服放大模块的输出端分别连接对应的所述补偿电极。
6.根据权利要求5所述的信号处理系统，其特征在于，所述伺服放大模块为伺服放大器。
7.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，包括至少两个所述采样保持模块；
两个所述采样保持模块的输入端均连接至所述第一差分放大模块的输出端；
两个所述采样保持模块的输出端均连接至所述第二差分放大模块的输入端。

说明书全文

一种包括电磁流量计的信号处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及流量检测技术领域，尤其涉及一种包括电磁流量计的信号处理系统。

背景技术

[0002] 电磁流量计的基本原理是法拉第电磁感应定律。导电流体切割磁力线产生感应电动势E与流体流速V成正比，即E＝K×B×D×V，通过测量感应电势E来实现对流体流速V的测量，其中B为磁感应强度，D为测量管直径，K是一个系数。

[0003] 目前，电磁流量计的测量管衬里为绝缘材料，将流体与测量管隔开，且两个测量电极在测量管周向轴对称分布。现有电磁流量计在流量测量过程中，绝缘衬里很容易与测量管道内壁脱离、剥落、拉破等，从而导致对流量信号造成干扰，影响测量精度。另外，电极上感应的电动势信号是电磁流量计传感器测量管道内无数个流体微元切割磁力线产生的感应电动势的加权和。传统两个点电极电磁流量计的电极轴线附近流体微元切割磁力线所产生的感应电势对两电极获取的感应电动势贡献很大，因此当上游管路中存在弯管、阀门等阻流件，相应的引起流动畸变、二次流或漩涡等时，如果介于阻流件与电磁流量传感器之间的直管段长度不足5倍测量管直径时，将导致流入传感器测量管内流体的速度分布与传感器中心轴线非对称，使得电磁流量计测量结果易受流场分布影响，产生较大的测量误差。对于中、大型电磁流量计来说，很多安装现场不能满足这一要求，使得这类电磁流量计在实际使用中易受非对称流场的影响，测量误差较大。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种旨在可以动态监测由于无绝缘衬里带来的信号衰弱，同时给予微弱信号的补偿，进而保证测量精度的包括电磁流量计的信号处理系统。

[0005] 具体技术方案如下：

[0006] 一种包括电磁流量计的信号处理系统，所述电磁流量计为一无衬里结构，其中所述信号处理系统包括：

[0007] 伺服放大模块，所述伺服放大模块的反相输入端连接所述电磁流量计的功率电极，所述伺服放大模块的输出端连接所述电磁流量计的补偿电极，所述伺服放大模块用于将所述电磁流量计的输出信号与反馈信号进行比较及放大，同时对所述输出信号进行监控及补偿；

[0008] 电压跟随模块，所述电压跟随模块的同相输入端连接所述电磁流量计的采集信号电极，所述电压跟随模块的反相输入端连接至所述电压跟随模块的输出端，所述电压跟随模块用于缓冲追踪所述输出信号，以提高所述电磁流量计的带负载能力；

[0009] 第一差分放大模块，所述第一差分放大模块的同相输入端分别连接所述伺服放大模块的同相输入端与所述电压跟随模块的输出端，所述第一差分放大模块的反相输入端分别连接所述伺服放大模块的同相输入端与所述电压跟随模块的输出端，所述第一差分放大模块用于放大所述输出信号；

[0010] 采样保持模块，所述采样保持模块的输入端连接所述第一差分放大模块的输出端，所述采样保持模块用于采样所述输出信号并且进行模数转换；

[0011] 第二差分放大模块，所述第二差分放大模块的同相输入端连接所述采样保持模块的输出端，所述第二差分放大模块的反相输入端连接所述采样保持模块的输出端，所述第二差分放大模块用以将所述输出信号的数字信号进行第二次放大；

[0012] 输出信号放大模块，所述输出信号放大模块的输入端连接所述第二差分放大模块的输出端，所述输出信号放大模块用以将所述数字信号放大并输出；所述采集信号电极至少设置为两个，两个所述采集信号电极对称分布在测量管的外沿；所述功率电极、所述补偿电极及接地电极均分布在所述测量管的外沿。

[0013] 优选的，所述功率电极至少设置为两个，所述补偿电极至少设置为四个，所述接地电极至少设置为两个。

[0014] 优选的，包括至少两个所述电压跟随模块，每个所述电压跟随模块的同相输入端分别连接对应的所述采集信号电极，每个所述电压跟随模块的反相输入端连接至输出端，以分别形成每个所述电压跟随模块的自反馈回路；

[0015] 所述电压跟随模块为电压跟随器。

[0016] 优选的，所述第一差分放大模块与所述第二差分放大模块均为差分放大器。

[0017] 优选的，包括至少两个所述伺服放大模块；

[0018] 每个所述伺服放大模块的反相输入端连接对应的所述功率电极，每个所述伺服放大模块的输出端分别连接对应的所述补偿电极。

[0019] 优选的，所述伺服放大模块为伺服放大器。

[0020] 优选的，包括至少两个所述采样保持模块；

[0021] 两个所述采样保持模块的输入端均连接至所述第一差分放大模块的输出端；

[0022] 两个所述采样保持模块的输出端均连接至所述第二差分放大模块的输入端。

[0023] 本发明的技术方案有益效果在于：公开一种包括电磁流量计的信号处理系统，可以动态监测由于无绝缘衬里带来的信号衰弱，同时给予微弱信号的补偿，进而保证测量的精度，再者，可以解决由于直管段不够而导致的测量精度不足的缺陷问题。附图说明

[0024] 参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

[0025] 图1为本发明包括电磁流量计的信号处理系统的结构图；

[0026] 图2为本发明的实施例中，关于电磁流量计的结构图。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0029] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

[0030] 本发明包括一种包括电磁流量计的信号处理系统，电磁流量计1为一无衬里结构，其中信号处理系统包括：

[0031] 伺服放大模块2，伺服放大模块2的反相输入端连接电磁流量计1的功率电极12，伺服放大模块2的输出端连接电磁流量计1的补偿电极13，伺服放大模块2用于将电磁流量计1的输出信号与反馈信号进行比较及放大，同时对输出信号进行监控及补偿；

[0032] 电压跟随模块3，电压跟随模块3的同相输入端连接电磁流量计1的采集信号电极11，电压跟随模块3的反相输入端连接至电压跟随模块3的输出端，电压跟随模块3用于缓冲追踪输出信号，以提高电磁流量计1带负载能力；

[0033] 第一差分放大模块4，第一差分放大模块4的同相输入端分别连接伺服放大模块2的同相输入端与电压跟随模块3的输出端，第一差分放大模块4的反相输入端分别连接伺服放大模块2的同相输入端与电压跟随模块3的输出端，第一差分放大模块4用于放大输出信号；

[0034] 采样保持模块5，采样保持模块5的输入端连接第一差分放大模块4的输出端，采样保持模块5用于采样输出信号并且进行模数转换；

[0035] 第二差分放大模块6，第二差分放大模块6的同相输入端连接采样保持模块5的输出端，第二差分放大模块6的反相输入端连接采样保持模块5的输出端，第二差分放大模块6用以将输出信号的数字信号进行第二次放大；

[0036] 输出信号放大模块7，输出信号放大模块7的输入端连接第二差分放大模块6的输出端，输出信号放大模块7用以将数字信号放大并输出；采集信号电极11至少设置为两个，两个采集信号电极对称分布在测量管10的外沿；功率电极12、补偿电极13及接地电极14均分布在测量管10的外沿。

[0037] 通过上述方案提供的包括电磁流量计的信号处理系统，电磁流量计1为一无衬里结构，于电磁流量计1内设置有励磁模块，电磁流量计1的输出信号经由伺服放大模块2的输出端连接电磁流量计1的补偿电极13进行监控并补偿，进一步地，伺服放大模块2将输出信号与反馈信号进行比较并放大，当输出信号与反馈信号相平衡时，伺服放大模块2停止工作。

[0038] 同时，电磁流量计1的输出信号经过采集信号电极11连接电压跟随模块3的同相输入端，采集流量信号用以缓冲追踪输出信号，进入第一差分放大模块4，将输出信号进行放大，经过由采样保持模块5将放大的模拟信号转换为数字信号，接着数字信号由第二差分放大模块6及输出信号放大模块7，使得对电磁流量计1输出的微弱信号进行放大并输出。

[0039] 在一种较优的实施例中，功率电极12至少设置为两个，补偿电极13至少设置为四个，接地电极14至少设置为两个。

[0040] 在一种较优的实施例中，包括至少两个电压跟随模块3，每个电压跟随模块3的同相输入端分别连接对应的采集信号电极11，每个电压跟随模块3的反相输入端连接至输出端，以分别形成每个电压跟随模块3的自反馈回路；

[0041] 电压跟随模块3为电压跟随器。

[0042] 在一种较优的实施例中，第一差分放大模块4与第二差分放大模块6均为差分放大器。

[0043] 在一种较优的实施例中，包括至少两个伺服放大模块2；

[0044] 每个伺服放大模块2的反相输入端连接对应的功率电极12，每个伺服放大模块2的输出端分别连接对应的补偿电极13。

[0045] 在一种较优的实施例中，伺服放大模块2为伺服放大器。

[0046] 在一种较优的实施例中，包括至少两个采样保持模块5；

[0047] 两个采样保持模块5的输入端均连接至第一差分放大模块4的输出端；

[0048] 两个采样保持模块5的输出端均连接至第二差分放大模块6的输入端。

[0049] 具体地，在本实施例中，如图2所示，电磁流量计1为一无衬里结构，在测量管10的外沿上均匀分布采集信号电极11，功率电极12，补偿电极13及接地电极14；

[0050] 进一步地，电磁流量计1的输出信号进入伺服放大模块2的反相输入端，伺服放大模块2的输出端连接对应的电磁流量计1的补偿电极13，对导电测量管10管壁消耗的信号进行补偿，同时，电压跟随模块3的同相输入端连接采集信号电极11缓冲追踪输出信号，输出信号依次经过第一差分放大模块4和采样保持模块5，对输出信号进行放大和采样，使得电磁流量计1用于特殊领域的同时，又可以保持电磁流量计1的输出信号与具有绝缘衬里的输出信号相同，保证了测量的准确性；

[0051] 进一步地，励磁模块产生与被测流体流向垂直的感应磁场B，测量管10内的流体流速为V，在感应磁场B的作用下，切割磁感力线产生感应电动势E＝K×B×D×V，其中K为一个与测量管10的材料电导率相关的系数，D为测量管10的直径。

[0052] 以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

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