一种用于涡街流量计的程控放大器
涡街流量计是基于卡门涡街原理工作的,目前大多采用压电传感器来检测卡门涡街。在理想情况下,传感器输出信号是一正弦信号,其幅值与流量的平方成正比。实际上,涡街信号中含有复杂的噪声成分,噪声的频率、幅度及规律性随现场使用条件有很大差异。通常流量变化范围比较大,传感器的调理电路须适合整个流量范围的信号,所以,采用固定放大倍数的放大电路是很难满足要求的。若放大倍数太小,信号幅值太小,如图1a所示,对于采用脉冲计数方式的涡街流量计,将达不到脉冲整形触发器门限,就会少计脉冲;对于采用数字信号处理的涡街流量计,不能充分发挥ADC转换的精度,降低对信号的分辨能力,特别是遇到涡街信号衰落时,ADC对信号的分辨能力会大大降低。
对于采用脉冲计数方式的涡街流量计,就会多计脉冲;对于采用数字信号处理的涡街流量计,由于信号饱和,信号接近幅值部分被削平,近似方波,则奇次谐波增加,如果噪声正好落在奇次谐波附近,则谐波能量有可能超过基波能量,从而使得基于数字频谱的数字信号处理方法计算出错误涡街频率。针对以上情况,文献中提出了一种基于集成程控放大器的幅值调节方法,但集成程控放大器价格比较贵,而且放大倍数一般都大于1,调节范围不灵活;文献[4提出了一种限幅放大加低通滤波的方法,这种方法放大倍数固定,为了适应小流量情况,放大倍数设置得比较大,所以,当大流量时信号幅值比较大,可能会出现饱和,造成频谱分析的误差。为此,文中提出一种采用低功耗运放加数字电位器组成程控放大器的方案,根据信号的纟色对平均值来调节信号的幅值,在实验中得到很好的效果。
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