基于電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的校驗器設計方法研究

一 前言：

電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的校驗器是一種對電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器進行性能測試及標定的裝置，已有的電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器是由一系列高精度的電阻網(wǎng)絡組成，一般只能進行定點的測試及標定，不同廠家的轉(zhuǎn)換器的放大倍數(shù)等參數(shù)不同，因此，這樣的電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的校驗器只能在無監(jiān)測條件下對特定電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器進行定點的測試及標定。限制了電磁流量計應用

二 設計思路：

設計的電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的校驗器包括待校驗的外部電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器和輸出模擬電磁流量計要測量的流體流速信號的電阻網(wǎng)絡。利用電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器輸出的勵磁電流提供電源及同步信號，得到模擬電磁流量計傳感器的輸出信號，該模擬信號相對大小可無級調(diào)整及測量；并且可以根據(jù)不同類型的轉(zhuǎn)換器調(diào)整輸出信號，可以模擬不同的流速信號及不同的流體阻抗，輸出信號的相對幅值可以用普通數(shù)字電壓表測量，可用于不同廠家的電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品的校驗。

三 實現(xiàn)方案：

本設計包括待校驗的外部電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器和輸出模擬電磁流量計要測量的流體流速信號的電阻網(wǎng)絡，外部電磁流量計信號輸轉(zhuǎn)換器的勵磁電流輸出，經(jīng)一個雙向穩(wěn)壓器連接一個變壓器的初級輸入，變壓器的次級輸出連接電阻網(wǎng)絡的輸入，電阻網(wǎng)絡的輸出經(jīng)一個全波整流器后，分別連接一個續(xù)流電路的輸入和一個恒流源電器的輸入，恒流源電路的輸出連接一個取樣電阻；所述的電阻網(wǎng)絡同時輸出模擬電磁流量計要測量的流體流速信號，連接到外部電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的信號輸入。

四 校驗器電路實現(xiàn)過程：

電路原理圖如圖2所示

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

2）變壓器次級線圈輸出信號S2的兩個輸出端分別接電阻網(wǎng)絡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)形成的負載回路提供電源，其中全波整流器的陽極接可調(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。當續(xù)流電路的開關(guān)SW1斷開時，由可調(diào)恒流源確定的電流I值A決定了流經(jīng)電阻網(wǎng)絡輸入端的正負交變電流I的正負幅值A，使電阻網(wǎng)絡輸出校驗器的輸出信號S3，S3信號有正負幅值B；
B=KХA
K為衰減系數(shù)，由電阻網(wǎng)絡中的電阻值決定；
3）由電容和開關(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)流電路的開關(guān)SW1接通時，使可調(diào)恒流源確定的電流I值A在取樣電阻上形成可直接測量的直流電壓信號S4，通過信號S4可以得到信號S3交變電流I的正負幅值A，A=S4/R，R是取樣電阻的阻值。
4）通過在續(xù)流電路的開關(guān)SW1斷開時，由可調(diào)恒流源電流i值A確定校驗器的輸出信號S3，再在續(xù)流電路的開關(guān)SW1閉合時，通過在對信號S4的測量，得出實際校驗器輸出信號S3的正負幅值B：
B=KХS4/R

工作時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，通過調(diào)整R4可對其電流進行調(diào)整，電流的大小可通過測量R6兩端的電壓得到。當用普通電壓表測量通過該電壓時，要將開關(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)定的可準確測量的電壓，測量完畢斷開SW1。
在圖2所示的電路中，通過調(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，相應在測量電阻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)字電壓表測量，調(diào)整R3及R4，可使本裝置適應不同廠家的電磁流量計轉(zhuǎn)換器的校驗。設計的電磁流量計信號轉(zhuǎn)換器的校驗器工作時，其各部分的電流波形示于圖3。