渦街流量計硬件系統主要包括前置放大電路、可控增益調整電路、測量通道以及監測通道單元。各部分電路之間相互協調完成整個硬件系統的信號處理。
1.前置放大電路
本文采用儀表放大器INA118作為前置放大電路，以此完成壓電傳感器的輸入信號放大轉換。如圖3,INA118采用單電源供電,Ref為信號地的參考電平,為+V∞/2。
2.可控增益調整電路
可控增益調整電路由一個階高通濾波電路和一個可調增益的同相放大器組成。以此來配合測量通道,發揮儀表的寬量程優勢，完成回路的閉環自動增益調整。如圖4,U5為256抽頭100kQ2數字電位器,C43.,C40.,C39電容通過模擬開關選通不同的組合，形成具有隔直和分頻段濾波作用的轉折頻率可控的一階高通濾波器。同相放大器的放大倍數為1+RP0/R5。
3.測量通道
測量通道是整個硬件系統的最核心部分，包括數控帶通濾波器和硬件脈沖整形電路，以此完成信號的濾波處理和脈沖整形任務。數控帶通濾波器由兩個具有相同的轉折頻率的一階低通濾波器和一個二階高通濾波器組成，如圖5所示。
硬件脈沖整形電路如圖6所示,為一個施密特觸發器,對經過濾波的信號進行觸發整形，得到包含信號頻率信息的方波信號。施密特觸發器的高低觸發閾值電壓由以下二式決定:
式中VH為高觸發閾值;VL為低觸發閾值;VCH為高電平電壓;VCL為低電平電壓;VREF為參考電壓。在本設計中，渦街流量計電源電壓為3.3V,單電源供電，因此VCH=3.3V,VCL=0V;信號參考點為0~3.3V的中心點1.65V,所以VREF=1.65V;施密特觸發閾值VH-VL=0.9V.
4.監測通道
如圖7為監測通道的濾波電路。電阻U21-P1和電容C2構成一階低通濾波，電阻U21-P0和電容C44構成一階高通濾波。若介質為液體,則模擬開關U25關斷;若介質為氣體,則選通模擬開關。此處施密特觸發閾值VH-VL=0.78V。
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