[发明专利]基于仪表放大器的应力式涡街流量计信号处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应力式涡街流量计信号处理系统，特别是一种基于仪表放大器的应力式涡街流量计信号处理系统。

背景技术

当前应用量最大的涡街流量计产品是应力式涡街流量计。特别，应力式涡街流量计采用的检测元件都是压电元件，考虑到压电元件的高内阻和输出线缆电容等因素，为了减小实际噪声干扰的影响，都采用电荷放大器作为应力式涡街流量计信号处理系统的前置放大器，并被视为一个通用技术方案。如2006年中国石化出版社出版的《涡街流量计》201~210页，如Rosemount公司和Yokogawa公司的美国专利5942696和6480812B1，如在中国专利CN101614566A、CN101644590A和CN1912551等。

随着现代数字化智能化技术的全面普及，流量仪表的智能化与产品化已普遍要求涡街流量仪表的信号处理系统能够方便地与各种规格涡街流量计进行配套，这对于采用电荷放大器的信号处理系统都要面对一些困难的技术问题。应力式涡街流量计配套压电式检测元件的电荷放大器是一个具有带通频率特性的放大器，并需要一些较高要求的大参数电阻和电容。由于不同规格涡街流量计的检测元件输出有效涡街信号的频率范围都不相同，因此不同规格的涡街流量计要求电荷放大器的电容和电阻参数都有所不同。但是，要改变大参数的电阻和电容采用通用的模拟开关或数字电位器等器件都难以适用，因此除了采用特殊开发的专用器件以外，多数产品都采用了平拨开关的人工操作方式来切换改变电荷放大器的电阻和电容，以实现对各种规格涡街流量计的配套。这对于流量仪表在仪表配套操作上的智能化带来了技术上的障碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于仪表放大器的应力式涡街流量计信号处理系统，既可匹配压电元件的高内阻以及克服实际噪声干扰，又使应力式涡街流量计信号处理系统可在配套各种规格涡街流量计时实现数字化配套操作。并在技术上采用仪表放大器和数字电位器等性能优秀的通用器件，使本发明可具有实现简单且成本低的优点。

为达到上述目的，本发明的构思是：采用通用的仪表放大器作为前置放大器，直接解决连接检测元件的高内阻问题。同时在仪表放大器两输入端上各连接一个另一端连接信号参考地的电阻R0，2×R0的电阻值与所述的检测元件内阻值相接近，使仪表放大器工作在信噪比较高的状态。仪表放大器的输出再连接了一个高通转折频率FH和低通转折频率FL都由数字信号控制的带通滤波器，专门消除测量频率以外的噪声干扰以提高信号处理水平，并通过一个数字信号操作单元控制改变带通滤波器的高通转折频率FH和低通转折频率FL，使仪表在配套操作上实现数字化设置的功能。

根据上述发明的构思，本发明采用以下技术方案：

一种基于仪表放大器的应力式涡街流量计信号处理系统，包括一个涡街流量计的流体涡街检测元件的输出连接到前置放大器，前置放大器的输出连接到滤波器，滤波器的输出连接到信号后处理器，其特征在于所述的前置放大器是一个仪表放大器；所述的滤波器是一个高通转折频率FH和低通转折频率FL由一个数字信号操作器所控制和改变的带通滤波器；由流体涡街检测元件产生的信号X0输入到仪表放大器，仪表放大器输出信号X1到带通滤波器，带通滤波器输出信号Y1给信号后处理器，信号后处理器输出代表流体涡街频率的脉冲信号或数据Y2。

上述基于仪表放大器的应力式涡街流量计信号处理系统，所述的应力式涡街流量计的信号放大与滤波系统，其特征在于所述的仪表放大器的两输入端上各连接一个另一端连接信号参考地的电阻R0，2×R0的电阻值与所述的检测元件内阻值相接近。

上述基于仪表放大器的应力式涡街流量计信号处理系统，所述的带通滤波器由一个或多个可由数字电位器的电阻值来改变低通转折频率FL和高通转折频率FH的数控带通滤波器所组成，一个数字信号操作器输出数字信号D控制带通滤波器中数字电位器的电阻值，使带通滤波器的低通转折频率FL与高通转折频率FH改变到对应要求的频率点。