基于電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的校驗(yàn)器設(shè)計(jì)方法研究

一 前言：

電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的校驗(yàn)器是一種對(duì)電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行性能測(cè)試及標(biāo)定的裝置，已有的電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器是由一系列高精度的電阻網(wǎng)絡(luò)組成，一般只能進(jìn)行定點(diǎn)的測(cè)試及標(biāo)定，不同廠家的轉(zhuǎn)換器的放大倍數(shù)等參數(shù)不同，因此，這樣的電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的校驗(yàn)器只能在無(wú)監(jiān)測(cè)條件下對(duì)特定電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行定點(diǎn)的測(cè)試及標(biāo)定。限制了電磁流量計(jì)應(yīng)用

二 設(shè)計(jì)思路：

設(shè)計(jì)的電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的校驗(yàn)器包括待校驗(yàn)的外部電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器和輸出模擬電磁流量計(jì)要測(cè)量的流體流速信號(hào)的電阻網(wǎng)絡(luò)。利用電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器輸出的勵(lì)磁電流提供電源及同步信號(hào)，得到模擬電磁流量計(jì)傳感器的輸出信號(hào)，該模擬信號(hào)相對(duì)大小可無(wú)級(jí)調(diào)整及測(cè)量；并且可以根據(jù)不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器調(diào)整輸出信號(hào)，可以模擬不同的流速信號(hào)及不同的流體阻抗，輸出信號(hào)的相對(duì)幅值可以用普通數(shù)字電壓表測(cè)量，可用于不同廠家的電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的校驗(yàn)。

三 實(shí)現(xiàn)方案：

本設(shè)計(jì)包括待校驗(yàn)的外部電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器和輸出模擬電磁流量計(jì)要測(cè)量的流體流速信號(hào)的電阻網(wǎng)絡(luò)，外部電磁流量計(jì)信號(hào)輸轉(zhuǎn)換器的勵(lì)磁電流輸出，經(jīng)一個(gè)雙向穩(wěn)壓器連接一個(gè)變壓器的初級(jí)輸入，變壓器的次級(jí)輸出連接電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入，電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出經(jīng)一個(gè)全波整流器后，分別連接一個(gè)續(xù)流電路的輸入和一個(gè)恒流源電器的輸入，恒流源電路的輸出連接一個(gè)取樣電阻；所述的電阻網(wǎng)絡(luò)同時(shí)輸出模擬電磁流量計(jì)要測(cè)量的流體流速信號(hào)，連接到外部電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)輸入。

四 校驗(yàn)器電路實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

電路原理圖如圖2所示

1）將電磁流量計(jì)勵(lì)磁電流S1 的兩個(gè)輸出端分別與雙向穩(wěn)壓電路兩端及變壓器的初級(jí)線圈的兩個(gè)輸入端并聯(lián)，變壓器次級(jí)線圈輸出與S1電氣隔離的信號(hào)同步源和工作電源S2 。

2）變壓器次級(jí)線圈輸出信號(hào)S2的兩個(gè)輸出端分別接電阻網(wǎng)絡(luò)的輸入端和全波整流器的交流輸入端，全波整流器的直流輸出端為由可調(diào)恒流源和取樣電阻串聯(lián)形成的負(fù)載回路提供電源，其中全波整流器的陽(yáng)極接可調(diào)恒流源的輸入及續(xù)流電路的一端，全波整流器的陰極接續(xù)流電路的另一端，取樣電阻的另一端接恒流源電路的輸出。當(dāng)續(xù)流電路的開(kāi)關(guān)SW1斷開(kāi)時(shí)，由可調(diào)恒流源確定的電流I值A(chǔ)決定了流經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端的正負(fù)交變電流I的正負(fù)幅值A(chǔ)，使電阻網(wǎng)絡(luò)輸出校驗(yàn)器的輸出信號(hào)S3，S3信號(hào)有正負(fù)幅值B；
B=KХA
K為衰減系數(shù)，由電阻網(wǎng)絡(luò)中的電阻值決定；
3）由電容和開(kāi)關(guān)SW1組成的續(xù)流電路并聯(lián)在全波整流器的直流輸出端，續(xù)流電路的開(kāi)關(guān)SW1接通時(shí)，使可調(diào)恒流源確定的電流I值A(chǔ)在取樣電阻上形成可直接測(cè)量的直流電壓信號(hào)S4，通過(guò)信號(hào)S4可以得到信號(hào)S3交變電流I的正負(fù)幅值A(chǔ)，A=S4/R，R是取樣電阻的阻值。
4）通過(guò)在續(xù)流電路的開(kāi)關(guān)SW1斷開(kāi)時(shí)，由可調(diào)恒流源電流i值A(chǔ)確定校驗(yàn)器的輸出信號(hào)S3，再在續(xù)流電路的開(kāi)關(guān)SW1閉合時(shí)，通過(guò)在對(duì)信號(hào)S4的測(cè)量，得出實(shí)際校驗(yàn)器輸出信號(hào)S3的正負(fù)幅值B：
B=KХS4/R

工作時(shí)各部分電流波形如圖3所示。
全波整流電路D2輸出為U1提供電源，U1為可調(diào)恒流源電路，本例中選用LM334，通過(guò)調(diào)整R4可對(duì)其電流進(jìn)行調(diào)整，電流的大小可通過(guò)測(cè)量R6兩端的電壓得到。當(dāng)用普通電壓表測(cè)量通過(guò)該電壓時(shí)，要將開(kāi)關(guān)SW1接通，電容C1 接入電路起到濾波作用，使電流源電路得到穩(wěn)定的電源輸入，從而在R6兩端得到

穩(wěn)定的可準(zhǔn)確測(cè)量的電壓，測(cè)量完畢斷開(kāi)SW1。
在圖2所示的電路中，通過(guò)調(diào)整恒流源電流，得到的電流為2微安至4毫安，可在S3得到輸出電壓范圍約為0毫伏至40毫伏，相應(yīng)在測(cè)量電阻R6兩端產(chǎn)生的電壓大小約為200微伏至400毫伏，可用普通數(shù)字電壓表測(cè)量，調(diào)整R3及R4，可使本裝置適應(yīng)不同廠家的電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的校驗(yàn)。設(shè)計(jì)的電磁流量計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換器的校驗(yàn)器工作時(shí)，其各部分的電流波形示于圖3。