[发明专利]用于对来自磁感应流量计的电极的电压信号进行信号处理的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理电路，其用于来自磁感应流量计的电极的电压信号。

背景技术

磁感应流量计用于基于电磁感应原理进行体积流量测量。当介质的载流子垂直于磁场运动时，在基本垂直于介质流动方向且垂直于磁场方向布置的测量电极中感生出测量电压。在测量电极中感应的测量电压正比于在测量管横截面上平均的介质流速，并因而正比于体积流速。如果已知介质的密度，那么可以确定管道或测量管中的体积流量。测量电压通常通过沿着测量管轴线布置在最大磁场强度区域(因而是期望得到最大测量电压的区域)中的测量电极对而分接。测量电极通常与介质流电耦合。然而，还有具有电感耦合测量电极的磁感应流量计。磁场通常周期性翻转，从而在测量电极上交替出现具有相反符号的测量电压。除了测量电极之外，磁感应流量计还可以具有测量材料监控电极，用于识别部分填充的或空的测量管；以及/或者参考或接地电极，用于在测量设备和测量材料之间的参考电位。

通常，磁感应流量计的电极的电压信号被馈送至差分工作的放大器(简称为“差分放大器”)。它利用放大增益G放大电极的两个电压信号的差。附加地，差分放大器的输出信号增加一个放大器参考偏移信号，并且随后被馈送至模数转换器(下面被称为A/D转换器)。这里，电压涉及确定的固定参考电位(例如，大地)或者磁感应流量计的参考电极，差分放大器和A/D转换器都利用该参考电位工作。

DE19716151C1公开了参考电位的产生。为此，差分放大器与参考电极或测量电极相连。

与叠加的干扰信号(例如是共模信号)相比，两个电极的有效信号非常小，有效信号通常在几微伏的范围，而干扰信号可以达到几伏。于是，或者需要高质量的A/D转换器，特别是其噪声和/或分辨率方面是高质量的，以能够尽可能好地进一步处理有效信号；或者要抑制或滤除干扰信号并随后放大剩余的有效信号。具有高分辨率的A/D转换器较贵。

DE19906004A1公开了通过抑制差分信号中的低频部分而抑制或滤除共模信号。这里，预放大器代表高通滤波器，然而，其实际的实施方案导致在信号路径之间缺乏对称性。为了消除这个问题，描述了一种电阻网络。通过借助于高通滤波器抑制在差分信号中的低频部分，实现了高放大率。然后，经放大的信号被馈送至具有差分输入端的A/D转换器。

发明内容

本发明的任务是提供一种简单且成本低廉的磁感应流量计信号处理电路，其有效信号与干扰信号的比率高。

这个目的通过以下特征实现：一种信号处理电路，用于来自磁感应流量计的电极的电压信号，其中两个测量电极与全差分放大器相连，该放大器具有两个输入端和两个输出端。这里，不需要抑制或滤除低频干扰信号，并且因而不会发生现有技术中所描述的信号路径不对称的问题。

这种放大器具有差分输入端和差分输出端，即，反相及同相输入端和反相及同相输出端。从而涉及英文中称为“fully differentialamplifier”的全差分放大器。与差分放大器不同的是，全差分放大器通过两个输出端提供幅度大小相等且相位相反的信号，该信号是输入信号的经放大的差。在差分放大器的输出端上仅仅有利用放大增益G放大的输入信号之差。

本发明的基本思想是通过使用全差分放大器增加信号幅度，以增加信噪比。代替固定的参考电压以及两个测量电极之间的电压差，全差分放大器输出与电压差具有相同相位的电压信号以及具有相反相位的电压信号。以这种方式，可以将双重的有效信号供应给其后连接的A/D转换器。

正如在使用传统差分放大器中一样，共模信号与有效信号的隔离仅仅在模数转换之后才通常通过软件实现。于是，可以有非常好的隔离。然而，与之相比，在使用全差分放大器的情况中，有效信号的幅度增倍。

在本发明的装置的具有优点的实施例中，在全差分放大器的第一输出端存在由放大因子+G放大的测量电极两个电压信号之差，在全差分放大器的第二输出端存在由放大因子-G放大的测量电极两个电压信号之差。两个输出端提供幅度大小相等但是相位相反的信号，即，反转的信号。