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图文解说:电磁流量计设计.doc

上传人:2982835315 2022/5/31 文件大小:26 KB

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图文讲解:电磁流量计设计
由 ADI_Amy 于 2021-8-5 创立的讨论
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"假设不能度量,则无法管理。"这是工业领域的一句口头禅,尤其适合于流量测量。简单说来,对流量监测的的要求,因为数百倍放大器的增益,通常采用16位ADC就足够。
数字过采样构造对ADC噪声性能有挑战性的要求,因为前置放大器增益通常不超过10倍,ADC必须有超过20+位分辨率的非常低的噪声。,。
Demo测试
电路框图:伏到毫伏传感器输出信号首先由AD8228仪表放大器放大10倍,然后使用由AD8622组成带通滤波器放大50倍信号到伏级电平。经放大的信号通过使用采样和保持,AD8276减法放大器组成的同步解调电路成为直流信号,送到AD7192的Σ-△ADC。数字化的样本被送往从ADI的ARM Corte*-M3微处理器。微处理器还控制传感器线圈的鼓励,和各种输出信号,包括4-20mA电流,频率脉冲,并报警。隔离与ADuM744* 1千伏iCoupler数字隔离器实现的。
评估结果:
以下图显示了采用模拟信号同步解调架构的信号链包括所有的放大器和ADC噪声的噪声性能。电路板被连接到一个电磁流量信号模拟器。测试在每个ADC的输出数据速率各采集4096样本。结果显示±%的典型峰 - 峰值分辨率即使在4800 赫兹 AD7192最高输出数据速率也能到达。
系统校准测试结果
采用模拟信号同步解调架构的测试电路还在校准实验室里通过水流标定实验。它连接到一个电磁流量传感器。完整的信号处理前端电路,包括信号放大器输入级,带通滤波器,以及增益级和一个实际的流体系统进展测试。两块测试板在1米/秒至5米/秒围到达±%的精度,%重复性。
过采样信号处理测试电路:
推荐方案_2A
该方案使用数字过采样架构,消除了带通滤波器和同步解调等中间电路。 AD7172-2超低噪声24比特ΣΔ模拟数字转换器使得用一个比较低的外部放大器增益成为可能。唯一的放大器增益这里是AD8220 JFET输入仪表放大器的10倍。OP07加匹配电阻分压器把AD8220的单端输出信号转换成差分信号给ADC,这样可以充分地利用ADC的共模抑制比来进一步衰减共模噪声。ADSP-BF504F数字信号处理器被用来处理数字算法,因为使用数字过采样的数据处理的工作量大很多。
该方案与我们的模拟同步解调的测试电路相比,能节省30%的本钱和降低20%的噪声,并且占用小得多的电路板面积。
推荐方案_2A‘
从图的方案2A衍生出一个更低本钱的方案2A‘,在性能上几乎没有损失。因为AD7172-2集成有轨到轨输入的片缓冲器并且可以支持多种输入类型,负责单端到差分转换的运算放大器和精细分压电阻被删除。 AD7172-2可以承受从AD8220输出的伪差分信号。从而该方案的本钱与我们的模拟同步解调的方案相比降低40%以上。
推荐方案_2B
有备用的方案总是很好的。方案B与方案A很相似,但方案B的单端信号转差分电路采用AD8475精细全差分漏斗放大器完成。这种方法的优点是更高的集成度,比采用分立电阻分压器的失真更小。 AD8475能驱动广泛多样的高精度ADC。
带SDP-B的EM