基線控制的反饋式信號處理方法
基線控制的反饋式信號處理方法
如果把算式(4．3)看作是以e(t2)為參考點來求e(t1)的幅值，即以負恒定勵磁下的信號值作為一個基線值，而正恒定勵磁下相對于此基線值的信號幅值就是一個勵磁周期下的感應電勢信號。因此，基于相對基線關系，提出一種基線控制法的信號處理方法。圖4—2基線控制法l傳感器2采樣保持器SHl 3采樣保持器SH2 4采樣保持器SH3 5基線調節器圖4—2是這種方法的基本原理框圖。圖中把u(t2)值作為信號基線來進行每個勵磁周期的反饋控制，以達到在消除零點漂移下對感應電勢信號的有效放大。圖4．3表示了將負恒定勵磁下的信號值作為信號基線來按勵磁周期進行反饋控制的信號關系。圖4．3圖4．2的信號關系
反饋信號直接從放大器K的輸出端取得。即在tc時刻，將矩形負(或正)恒定勵磁段下的信號值作為信號相對基線，在每個勵磁周期進行一次反饋控制調節。圖中的BLT可以是一個與期望基線值比較的基線調節器。在圖4．3中，它從對應的tc開始基線調節，在t2前保持基線調節結果。若以零為期望基線值，理想的反饋信號保持值為
圖4．2在每個勵磁周期中的tc時間都對放大的信號進行了以基線為標準的平移控制，放大后的信號在兩采樣保持器的操作下使差分減法器D2具有了實現高精度減法的能力。這樣，圖4．2的信號處理方法既可使用最小的勵磁周期又具備了高精度實現式(4-3)的能力。為了得出基線控制法的信號動態響應過程，這里按圖4-3的信號關系，以負恒定勵磁段下的信號值作為信號相對基線來進行分析。假設，在tl前的t時刻感應電勢為I％O】，并假設信號基線已得到控制：即有廠=“：O)=o，對應”。O)=2KIe460)I=“。O)。若在H-艿時刻，流體流速變化使忙曲(f+萬】=l％(f】+|△|，基線控制法將產生一個調整過程，對應圖4．3的信號關系有
A．當到了tl時刻，因為“O。)=2KI％糾+KI△l，采樣保持器sHl的保持值材。O。) 使對應信號處理輸出為‰O，)=2Kk曲(f)I+KI△l；
B．到tc時刻，％O。)=叩曲O)一△。采樣保持器sH3的操作使BLT對基線調整控制，將“O。)值從一Kl△l值而上升到零，即“O。)=o，且tc時刻后的“O)值向上平移了一個Kl△I值；
c．到t2時刻，采樣保持器sH2操作，“：O：)=o，但“。“)不變，對應的信號處理輸出也不變，有“。O：)=2K1％糾+K|△I：D．到了t3時刻，因為“O，)=2KI％(f)I+KI△l+KI△l，對應采樣保持器sHl的再操作使信號處理輸出達到了應有的響應值‰O，)=2K弛d60)I+K|△I)。即經過1．5個勵磁周期，基線控制法的信號動態響應過程即完成，且在信號放大中消除了零點漂移干擾，從而具有高精度實現式(4-3)的能力。因此，在低頻矩形波勵磁方式下，基線控制法可以成為電磁流量計較理想的信號處理方法。4．3基線控制法的實現方法在上節介紹的方法中，消除零點漂移的反饋信號是由信號采樣保持器輸出得到，如圖4_2所示。
采樣保持(S／H)放大器可跟蹤一個模擬信號，當收到“保持”指令時，它們會將輸入信號保持在一個常數值。一個理想的采樣保持器必須能夠跟蹤任何種類的輸入信號，并在接到保持指令時將信號無限期地保持在一個準確的數值。可惜， 理想的采樣保持器并不存在。采樣保持電路中的采樣電容對電路精度的影響起著十分重要的作用。
由于采樣電容容量有限，一段時間后由于電容的放電，采樣保持器的輸出會衰減，而不能夠再將信號保持在一個準確的數值。如圖4．3所示，為采樣保持器在邏輯保持階段的輸出特性，從圖中可以清楚地看到，收到保持指令開始的一段時間，信號被很好的保持在準確的數值，但是隨著電容的放電，輸出信號將被衰減，產生誤差。圖4．3采樣保持器邏輯保持階段的輸出特性
在基線控制法的信號處理系統中，由于采用低頻勵磁，每個周期需要保持信號的時間比較長，消除零漂的反饋信號會受到影響，以致無法取得準確地感應電動勢信號。
在系統實現中，可以用ADHPI7-DAC來替代采樣保持器，提供銷出零漂的反饋信號。這樣雖然增加了硬件上的開銷，但是信號保持的穩定性可以得到保證，更好的實現電磁流量計的信號處理工作。圖4．4基線控制法的實現
如圖4—4所示，在每個周期起始的零勵磁階段，對運放輸出采樣，經過基線調節器(CPU)的計算處理，由DAC輸出模擬信號值作為消除零漂的反饋信號， 就相當于圖4．2中的采樣保持器l的輸出。DAC的輸出一個勵磁周期內都保持不變，在第二個周期起始的零勵磁階段進行更新，即每個周期更新一次。這樣， 就可以更精確的得到信號值，是基線控制法的硬件實現。開封中儀流量儀表專業電磁流量計制造商，主營電磁流量計，渦街流量計，孔板流量計，插入式電磁流量計等產品，歡迎來電垂詢。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：
