[实用新型]一种电磁流量计驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型属于油田测井领域使用的一种电磁流量计的驱动电路，具体是涉及一种为电磁流量传感器线圈提供恒定的励磁电流，并且电极可以根据被测流体流速的变化，接收感应信号，进行信号的处理，最终实现流量测量的电路。

背景技术

电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。它是根据法拉第电磁感应定律制成的，主要用来测量导电液体体积流量。目前广泛地应用于工业过程中各种导电液体的流量测量，如各种酸、碱、盐等腐蚀性介质及各种浆液流量测量，形成了独特的应用领域。从最原始的直流励磁，到现在的可编程脉冲励磁、双频励磁等等，励磁方式随着设计、材料和生产技术的不断突破，更多的励磁方式出现，对电磁流量计的发展起到了重要的推动作用。目前应用最广泛的仍是采用低频方波励磁方式，可以避免电极表面的极化作用，电路简单，零点稳定性好。电磁流量计的零点稳定性决定了仪表的测量准确度和测量下限。目前，实际现场使用中的电磁流量计的测量下限基本停留在0.2m/s的水平，而若想进一步拓展测量下限，则必须提高零点稳定性。为此，许多学者进行了大量的研究，从电路抗干扰角度入手，希望设计出高信噪比的信号处理电路，通过电路反馈法来消除零点漂移。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的缺陷，提供了一种电路结构简单且稳定性高的电磁流量计驱动电路。

本实用新型的技术方案是：电磁流量计驱动电路，包括直流供电电路、电源产生电路、控制信号产生电路、励磁方波产生电路、前置放大电路、主放大电路、滤波放大电路、反相电路、采样保持电路、V/F转换电路和信号输出电路。

直流供电电路输入端外接直流供电设备，直流供电电路包括稳压管构成的保护电路，避免瞬间高压烧毁电路。直流供电电路输出端一方面连接电阻、稳压管后给低压差线性稳压器供电，另一方面又连接到励磁方波产生电路中，为励磁电路提供高电位，保证励磁电路正常工作。

电源产生电路包括+VCC电源产生电路，虚拟地G产生电路和VSS电源产生电路。+VCC电源产生电路中低压差线性稳压器的输出端和各个芯片的正电源端相连，虚拟地G产生电路输出端G则和单电源供电电路的虚电位相连，VSS电源产生电路和双电源供电芯片的负电源相连。

控制信号产生电路中，控制信号由分频器产生，频率由晶振频率偶数分频得到，控制信号和励磁方波都是方波信号。时钟芯片的2脚接在D触发器时钟端，D触发器连接成分频器的形式，构成的二分频电路产生得到励磁控制信号，2脚同时接在或非门的2脚和6脚上，二分频电路的端和Q端分别接在励磁方波产生电路中作为控制信号，也接在或非门的1脚和5脚上，综上，或非门输出端得到了采样控制信号。

励磁方波产生电路的输出端电容两端分别接在两个磁极线圈上。采用恒流源电路控制励磁电流，为整个励磁方波产生电路提供恒定的电流。控制方波使得上下两部分的对称电路交替导通，并且产生稳定的励磁电流，驱动线圈工作，达到恒流励磁的目的。电路中，高压端反向串联一个稳压管，保证磁极输出方波励磁信号时低电压不至过低。

传感器的两个电极分别接在前置放大电路的正向输入端，电极接收到的流量信号经过差分放大电路构成的前置放大电路，消除共模信号，将双端输入的流量信号变成单端输出。

前置放大电路得到的信号接入主放大电路，对流量信号进一步放大并滤波。

流量信号输出到滤波放大电路，采用单电源供电芯片，需要引入偏置电压，实现流量信号单极性输出。

得到的信号经过反相电路，产生相差半周期的信号。

将两路信号连接到采样保持电路中，在采样控制信号作用下实现了对流量信号的正负周期采样。

V/F转换电路将流量信号转换成频率与其数值成正比的频率信号，也称为电压控制振荡电路。

频率信号最后接到信号输出电路输入端，输出信号叠加到直流供电电路上输出，采用单根电缆完成直流供电和频率信号输出。

在PCB板子上对电路元器件进行布局时，尽量对称，以防电磁干扰的出现。

本实用新型电源供电和信号输出采用同一电缆，电路结构简单，体积小，适用于井下等对电路体积有要求的环境，且采用方波励磁，电路稳定，测量精确度高，另外，信号处理电路的设计能够有效抑制工频干扰。

附图说明

图1、本实用新型电磁流量计驱动电路的框图。

图2、本实用新型中直流供电电路原理图。

图3、本实用新型中+VCC电源产生电路原理图。

图4、本实用新型中虚拟地G产生电路原理图。

图5、本实用新型中VSS电源产生电路原理图。

图6、本实用新型中控制信号产生电路原理图。