一种温压补偿涡街流量转换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种温压补偿涡街流量转换器，包括处理器、涡街传感器、涡街前端芯片、温压前端芯片，温度传感器、压力传感器；所述处理器通过涡街前端芯片与涡街传感器连接，所述处理器通过温压芯片与温度传感器、压力传感器连接。解决涡街流量计中温压传感器封装的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种温压补偿涡街流量转换器
本技术涉及涡街流量计领域，尤其涉及一种新型温压补偿效果的涡街流量计。
技术介绍
涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体，液体，蒸汽等多种介质。涡街流量计的特点是压力损失小，量程范围宽，精度高，无可动部件，可靠性高，维护量小。但是，在很多情况下需要知道介质的温度和压力，才能够准确的测量介质流量。在传统上，温度和压力是通过独立的传感器获取的，用户在管道上需要安装独立的温度和压力传感器，这种方式成本高，安装复杂，在管道上需要处理涡街传感器表体，压力传感器表体，温度传感器表体3个不同的设备。每个表体都需要外接电源，并传输数据到主控器，电源电缆和数据电缆每个表体的必备配套，温度和压力的补偿在主控机实施整个系统复杂庞大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题，在于提供一种温压补偿涡街流量转换器，解决涡街流量计中温压传感器封装的问题。本技术是这样实现的：一种温压补偿涡街流量转换器，包括处理器、涡街传感器、涡街前端芯片、温压前端芯片，温度传感器、压力传感器；所述处理器通过涡街前端芯片与涡街传感器连接，所述处理器通过温压芯片与温度传感器、压力传感器连接。进一步地，所述涡街前端芯片包括开关电容输入单元，差分电荷前置放大电路、放大滤波电路、低通滤波电路、整形数字处理电路、模拟驱动电路；模拟自动增益控制电路、幅值检测电路、数字自动带宽控制电路、控制逻辑电路；所述开关电容输入单元与片外电容连接，所述开关电容输入单元还与差分电荷前置放大电路连接，差分电荷前置放大电路与放大滤波电路连接；放大滤波电路与低通滤波电路连接；低通滤波电路与整形数字处理电路，以及模拟驱动电路连接；所述控制逻辑电路用于向模拟自动增益控制电路、幅值检测电路、数字自动带宽控制电路发送使能信号；所述模拟自动增益控制电路与差分电荷前置放大电路，以及放大滤波电路连接；所述幅值检测电路与放大滤波电路连接，还与模拟自动增益控制电路连接；所述数字自动带宽控制电路与放大滤波电路，以及低通滤波电路连接。具体地，所述温度传感器、压力传感器通过温压前端芯片与处理器连接；所述温压前端芯片输入端与前置放大电路连接，所述前置放大电路与ADC模块连接，所述ADC模块与数字处理器连接。本技术具有如下优点：涡街专用前端芯片有自动增益控制和自动带宽控制，自动增益和自动带宽控制构成两个闭环回路，可以实时调整增益和带宽，这是针对涡街传感器的特点专门定制和精心设计的，这两个独一无二的特点满足了全口径宽量程的涡街转换器的需求。附图说明图1为本技术具体实施方式所述的涡街流量转换器电路图；图2为本技术具体实施方式所述的涡街前段芯片电路图；图3为本技术具体实施方式所述的温压前端芯片电路图。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。在解决
技术介绍
存在的问题时，为了降低成本，简化安装，某些实施例将3种传感器集成在一个表体上，从而构成一体化的温压补偿涡街流量器。这种方式的优点显而易见，由一种设备代替了3种设备的功能，在安装的时候只是需要处理一个表体的设备，这是一个很大的进步。这种集成的方式还使得温压补偿的运算在本地实现，不再依赖与主控机的支持。然而，将原来分布在3个表体的电子电路全部集中在一个表体的空间中，这本身就是充满挑战的工作。电子电路的主要功能是拾取传感器的微弱信号，随后再把微弱模拟信号放大到一定幅值，同时滤波以消除一些干扰信号频率。模拟信号经过放大滤波处理后，通过AD转换器转换为数字信号，然后由微处理器对数字化的信号进行进一步处理。这些电路都可以通过通用的电子元件来构建。对于涡街传感器，前端一般采用高阻抗的仪用平衡放大器，这种放大器通常都带有可编程的功能，能够对放大倍数进行设置，紧接着就是由通用运算放大器构成的模拟滤波器，滤波器的截至频率也是可以根据需要进行设置的。经过模拟滤波器，主要的频率分量就是涡街信号，这个类正弦波形信号经过波形整形电路，就变成方波波形，方波波形已经是数字信号，从而可以通过电缆传输到主控机，做进一步处理。实际的涡街口径变化范围从微小的DN15到大型的DN300，甚至更大。对应的涡街传感器输出信号的幅值和频率都有宽范围的变化，为了适应这种宽范围的信号，放大器的放大倍数和滤波器的截至频率都需要调节，拨码开关是最常用的调节方式，这种拨码开关是电路的一部分，在给定涡街口径的情况下，工程师可以调节拨码开关，从而控制放大倍数和截至频率，从而对于给定口径的具体应用，整个涡街电路保持最佳的工作状态。这种方式虽然解决了宽范围涡街信号的处理问题，但拨码开关本身属于机械装置，有一定的开关使用寿命，在工业现场会有可能会有接触不良，导致功能失灵，从而使得传感器电路发生故障。拨码开关的可靠性依然是个问题。另外，拨码的物理存在也可能导致一些人为的干扰。同时传统涡街流量转换器在信号的处理上，将涡街的差分信号使用单端运放进行信号处理，无法有效的抑制共模噪声，导致流量计信噪比低且抗震性差。最后，由于传统涡街流量转换器的放大电路普遍采用通用运放搭建电路，导致整体放大电路的输出阻抗不高，无法实现小信号的精确测量。压力和温度传感器的前端处理也是类似的方式，前端电路的作用也是放大信号，滤除干扰频率，信号被放大到一定幅值之后，使用AD转换芯片将模拟信号转换为数字信号，然后由微处理器接受到数字信号，进行进一步处理。压力传感器和温度传感器都不是理想元件，它们本身都有直流偏置，非线性特征，还有温度漂移，这些非理想特性必须通过电路的调整来进行，为了到达一定的精度，保证测量的准确度，电路中必须具有可以校正这些非理想特性的功能，这些功能增加电路的复杂度和调试的工作量，由于模拟电路本身的局限性，有的校正是很难在模拟电路中实施的。即使这样，这些额外的功能也提高了温压补偿系统的成本。请参阅图1以及图2，本技术为了解决这一系列温压一体涡街流量仪表的问题，我们开发了专用的涡街集成前置集成电路芯片和专用的温度和压力传感器集成电路芯片。具体地，图1为一种温压补偿涡街流量转换器电路图，包括处理器、涡街传感器、涡街前端芯片、温度传感器、压力传感器；所述处理器通过涡街前端芯片与涡街传感器连接，所述处理器还与温度传感器、压力传感器连接。这两个专用芯片应用与我们的温压一体涡街流量仪表系统中，涡街专用芯片将流量信号放大整形处理，自动控制信号幅值，智能设置信号带宽，处理过的涡街有效信号传输至微处理器。同时还通过微处理器对涡街专用芯片进行带宽调整，保证滤波的效率。在涡街信号通路上，芯片取代了仪用放大器，模拟滤波器和整形电路，以及附属的外加电容，电阻和拨码开关，将原来的很多分立器件完全代替。一个专用的集成电路完成以上所以的功能，而且还有超越分立器件的优越性能。专用集成电路的使用大大地缩小了电路板的面积，这样小型化的集成电路方案对于有限空间的一体化仪表，是一个巨头的优势。在温度和压力信号通路上，我们代替了复杂的温度和压力补偿分立模拟电路。对于压力传感器，桥式电路的输出直接送到可自归零的前置放大，放大的模拟信号直接在芯片里面被转换为数字信号，通过数字处理器，非理想特性被完全补偿，压力数据通过通用串口SPI传输到微处理器中。所以这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温压补偿涡街流量转换器，其特征在于，包括处理器、涡街传感器、涡街前端芯片、温压前端芯片，温度传感器、压力传感器；所述处理器通过涡街前端芯片与涡街传感器连接，所述处理器通过温压芯片与温度传感器、压力传感器连接。

【技术特征摘要】
1.一种温压补偿涡街流量转换器，其特征在于，包括处理器、涡街传感器、涡街前端芯片、温压前端芯片，温度传感器、压力传感器；所述处理器通过涡街前端芯片与涡街传感器连接，所述处理器通过温压芯片与温度传感器、压力传感器连接。2.根据权利要求1所述的温压补偿涡街流量转换器，其特征在于，所述涡街前端芯片包括开关电容输入单元，差分电荷前置放大电路、放大滤波电路、低通滤波电路、整形数字处理电路、模拟驱动电路；模拟自动增益控制电路、幅值检测电路、数字自动带宽控制电路、控制逻辑电路；所述开关电容输入单元与片外电容连接，所述开关电容输入单元还与差分电荷前置放大电路连接，差分电荷前置放大电路与放大滤波电路连接；放...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷王蕾，
申请(专利权)人：厦门福齐电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35