[发明专利]在磁感应流量测量的电极电路中补偿直流干扰电压的方法

说明书

本发明涉及在磁感应流量测量的电极电路中用周期地交替连接的直流磁场来补偿干扰电压的方法，在该方法中，该磁场在连续的半周期中交替地取反向连接值，在测量信号取样间隔期间对每半周期的信号电压取样，并且对每种情况下在该磁场反向连接值处得到的两个信号值形成差值，以获得有用信号，在该方法中，在相同半周期的跟在每一测量信号的取样间隔之后的补偿间隔中，通过对信号电压取样和存贮，产生一个反向叠加在信号电压上的补偿电压，该电压在补偿间隔内将信号电压补偿到零值，并且在下一个补偿间隔之前一直保持这个值。

人们从美国专利4，210，022和4，382，387中已经知道了这种方法。在这些已知的方法中，每半周期中有一个测量信号的取样间隔和一个跟在所述的取样间隔之后的补偿间隔。通过叠加的补偿电压和对连续得到的两个信号值形成差值，即使当所述的直流干扰电压在两个连续测量信号的取样间隔之间线性变化时，在该信号电压中得到的直流干扰电压也被抑制。在根据美国专利4，382，387的方法中，该磁场在每半周期结束时的极性直接变换到相反的值。这样，该磁场在每一个补偿间隔中的值与在前述的测量信号取样间隔中的值相同，以使得存贮在该补偿间隔中的补偿电压还包括整个测量电压。这样，通过形成差值得到的该有用信号值就对应于四个连续取样的测量电压值的总和;即大约是4乘以在信号电压中得到的测量电压分量的值。可是，在根据美国专利4，210，022的方法中，每半周期中，一个有磁场阶段（在这个阶段中该磁场取两个相反连接值的一个或另一个）之后跟着一个无磁场阶段（在这个阶段中该磁场取零值）。在每半周期中，测量信号的取样间隔在有磁场阶段，而补偿间隔在无磁场阶段。在这种情况，通过形成差值得到的该有用信号就对应于两个连续取样的测量电压值的总和，即大约是在信号电压中得到的测量电压分量值的两倍，因为在无磁场阶段取样和存贮的补偿电压不包含任何测量电压分量。

在磁感应流量计中，出现两种倾向：

一种是趋向于越来越高的磁场频率和由此而导致改进的极限频率特性;

一种是致力于需要更小的功率，但是这会降低灵敏度。

使用越来越小的线圈功率的倾向，导致更小的磁场强度，因此也导致更小的信号电平。从而，有用的信号电平越来越接近于由放大器噪声、紊流及类似效应所引起的交流电压的干扰电平，这些在下文中整个地都看作是噪声信号。该已知方法对于噪声信号的抑制并不是最佳的，因为在每次取样中都有随机的瞬时噪声信号叠加到所取样的有用信号上。不可否认，通过在取样中使用RC积分元件和保持电路能够对噪声信号进行均值处理，但是这种作用是非常有限的，因为必须选定该RC时间常数总是充分地小于所用的取样和补偿间隔。如果补偿间隔的时间间隔不充分长，补偿电压就不能稳定到新的值，并且因此包括将带入测量结果中的误差。另一个误差源是，各个测量电压分量（由这些分量形成在输出端得到的每一个有用信号值）是由不同的放大器得到的，而这些放大器无论如何也不会具有相同的频率特性。

本发明的目的是提出一种本文开头概述的方法，在该方法中充分抑制噪声信号，使补偿电压的可能误差变得不起作用，并且不会由于放大器不同的频率特性而损害测量结果。

根据本发明，这个问题是这样解决的：

（1）把在每一个测量信号的取样间隔中对信号电压取样所得到的信号值存贮起来;

（2）在相同半周期的跟在每一个补偿间隔之后的修正取样间隔期间，再一次对该信号电压取样，并且把由此得到的信号值存贮起来;

（3）对在不同半周期的两个补偿间隔之间每种情况下得到的存贮信号值形成差值;

（4）对以这种方式得到的每种情况下的两个差值再形成差值，以得到一个有用信号值。

在根据本发明的方法中，每半周期中发生两次对信号电压的取样，第一次在补偿间隔之前以已知的方式取样，而第二次取样在相同半周期内的补偿间隔之后发生，并且是对被补偿的信号电压进行的，该信号电压基本上只包括噪声信号分量、补偿电压的误差和同时发生的测量电压的变化。通过这种附加的形成差值，从使用相同补偿电压的随后半周期的测量信号取样间隔中得到和存贮的信号值中，减去在修正取样间隔得到和存贮的信号值。从而，差值的形成消除了包含在两次取样得到的信号值中的噪声信号分量和补偿电压的误差。然后将以这种方式连续得到且不含干扰分量的两个差值作为两个信号值，由这两个信号值再形成差值得到一个有用信号值。象在已知的方法中一样，这个有用信号值不含所叠加的直流干扰电压及其线性变化。