专利名称：一种流量计预处理仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于非电量信号检测领域，尤其是一种流量计预处理仪。
背景技术：
在某些非电量信号的检测过程中，例如流量的检测、转数的检测等领域，其转换器输出的电量是很微弱的，如果想将这些微弱信号变为可用信号，必须要对这些微弱信号进行处理后才能使用。现有的流量计通常无法对这些微弱信号进行检测，这是由于受到临频的干扰、噪音的干扰以及波形畸变的干扰等因素，导致现有的流量计在检测精度及可靠性较差，对于一些检测精度较高的场合，难以满足实际应用的需要。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种检测精度高、稳定性强的流量计预处理仪。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种流量计预处理仪，包括机壳及其处理电路，在机壳上安装有交流电源插孔、信号输入端口和信号输出端口，所述的机壳采用屏蔽机壳，在屏蔽机壳内电绝缘安装一内屏蔽盒，处理电路电绝缘安装在内屏蔽盒内。而且，所述的机壳上设置多对信号输入端口和信号输出端口，所述的处理电路为与信号输入端口和信号输出端口相对应的多个。而且，所述的信号输出端口包括模拟信号输出端口和TTL信号输出端口。而且，所述的处理电路包括依次相连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路，低通滤波电路与信号输入端口相连接，模拟输出电路与壳体上设置的信号输出端口相连接。而且，所述的二阶有源滤波电路后还依次连接双向限幅电路和光耦隔离输出电路，光耦隔离输出电路与壳体上设置的信号输出端口相连接。而且，所述的平衡信号转换电路包括放大器Al和放大器A2，放大器Al的反相输入端与一平衡信号相连接，放大器Al的正向输入端连接电阻R1、电阻R2的一端，放大器Al 的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端，放大器A2的反相输入端与另一平衡信号相连接，放大器A2的正相输入端连接电阻R4的一端，放大器A2的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端连接在一起。 而且，所述自动增益控制电路包括放大器A3、放大器A4和放大器A5，输入信号连接到放大器A3的正向输入端，放大器A3的反相输入端连接电阻R5的一端和场效应管Vl的漏极，场效应管Vl的源极与地连接，场效应管的栅极与电阻R6、电阻R7的一端相连接，电阻 R5与电阻R6的另一端与放大器A3的输出端相连接，放大器A3的输出端经过电容Cl耦合输出，该输出信号连接电阻Rll和电阻R12的一端，电阻Rll的另一端通过二极管Dl连接放大器A4的反相输入端，电阻Rll的另一端连接二极管负极并接地，电阻R12的另一端与放大器A5的反相输入端及电阻R13的一端相连接，放大器A5的正向输入端与地相连接，放大器A5的输出端、电阻R13的另一端连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器A4的反相输入端、电容C2的正极相连接；工作电源VDD连接电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端与电阻 R9的一端、稳压管D5的正极、二极管D4的正极相连接，电阻R9的另一端连接二极管D3的负极、放大器A4的反相输入端相连接，二极管D3的正极、二极管D4的负极、电容C2的负极及电阻R7的另一端共同连接到放大器A4的输出端，放大器A4的正相输入端与地相连接。而且，所述的自动增益控制电路后还连接一工作指示灯，该工作指示灯安装到机壳的前面板上。而且，所述的二阶有源滤波电路还与机壳上设置的滤波器频率选择开关相连接。本实用新型的优点和积极效果是本实用新型设计合理，采用双层屏蔽结构，将机壳、内屏蔽盒和处理电路三者之间相互绝缘，有效地抑制了共模干扰，同时将滤波、抑制、限幅和自动增益等电路有机地结合起来具有很强的抗干扰能力，对于输入的微弱信号，能够对其进行高增益的放大，而对于输入的大信号信号，则进行抑制衰减，对增益进行自动调节，具有较宽的信号检测范围。本预处理仪应用到非电量检测场合，可以确保检测的准确度，大大提高检测工作的可靠性。
图1是本实用新型的外观主视图；图2是图1的后视图；图3是本实用新型的电路框图；图4是平衡信号转换电路图；图5是自动增益控制电路图；图6是本实用新型抗共模干扰的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述一种流量计预处理仪，如图1及图2所示，包括机壳1及其处理电路，在机壳的前面板上设有电源开关6、电源指示灯5以及10个通道的信号输入端口 4、滤波器频率选择开关3、工作状态指示灯2，在机壳的后面板上交流电源插孔10、保险管9、接地端口 8以及10 个通道的模拟信号输出端口 7和TTL输出端口 8，外部的流量信号通过前面板上的信号输入口进入内部的处理电路电路，由处理电路对信号进行处理后通过后面板上的模拟信号输出端口或TTL输出端口输出。本实用新型的创新之处为采用双层屏蔽结构，如图6所示， 机壳采用屏蔽机壳11，在屏蔽机壳内电绝缘安装一内屏蔽盒12，处理电路13电绝缘安装在内屏蔽盒内，从而使得机壳、内屏蔽盒和处理电路之间相互绝缘，从而有效地抑制了共模干扰。本实施例设置有10个信号输入端口可以同时处理10路信号并通过输出端口输出，提高了工作效率。处理电路安装在内屏蔽盒内，如图3所示，包括依次连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路，在二阶有源滤波电路的输出端还依次连接双向限幅电路和光耦隔离输出电路，检测处理的结果既可以通过模拟输出电路输出模拟信号，也可以通过光耦隔离输出电路输出TTL信号。 为了便于监视该检测电路的工作状态，在自动增益控制电路后还连接一工作指示灯进行检测电路工作状态的显示，在本实施例中，该工作状态指示灯采用发光二极管。为了扩大二阶有源滤波电路的应用范围，在二阶有源滤波电路增加了滤波器频率选择开关，通过机壳上滤波器频率选择开关调整不同的滤波范围以适应不同的应用场合。低通滤波电路对输入的浮置信号进行低通滤波处理，将高于基本频率二倍以上的各种频率信号阻挡在外。低通滤波处理后的大信号采用大信号限幅处理对其进行限幅处理；而对于小信号则进行两级放大处理，第一级采用平衡信号转换电路，该平衡信号转换电路将平衡信号转换成对地信号，使输出的对地信号具有足够的增益，第二级采用自动增益控制电路，该自动增益控制电路对信号进一步放大并根据信号的大小自动处理成所需要的 TTL信号或是模拟信号。二阶有源滤波器对放大处理后的信号进行二阶有源滤波，对有用信号进行过滤和筛选。模拟输出电路对二阶有源滤波器处理后的模拟信号直接进行输出。双向限幅电路对二阶有源滤波器处理后的信号进行双向限幅处理，经光耦隔离输出电路输出 TTL信号。下面对进行小信号放大处理的平衡信号转换电路和自动增益控制电路进行详细说明平衡信号转换电路的连接关系，如图4所示，输入的平衡信号INa连接到放大器Al 的反相输入端，放大器Al的正向输入端连接电阻R1、电阻R2的一端，放大器Al的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端；输入的平衡信号INb连接到放大器A2的反相输入端，放大器A2的正相输入端连接电阻R4的一端，放大器A2的输出端与电阻R3的另一端、 电阻R4的另一端连接在一起。该平衡信号转换电路的工作原理为输入的平衡信号INa和INb分别送到放大器 A1、A2的反相输入端，经过跟随之后合成输出OUT。流经队的电流Iki = VinaA1，流经&的电流 IK2 = (VX-VINA)/R2，流经 R3 的电流 IK3 = (VINB-VX)/R3，流经 R4 的电流 IK4 = (VOUT-VINB)/ R4,令队=R2 = R3 = R4 = R，放大器为理想放大器，则有VINA/R= (VX-VINA)/R(VINB-VX)/R= (VOUT-VINB)/R,将上述公式联立解方程后得到Vait = 2 (VINB-VINA)；从上式中可以知道，输出信号是对地的，输出值是2倍的二个输入信号之差。自动增益控制电路的连接关系，如图5所示，输入信号IN连接到放大器A3的正向输入端，放大器A3的反相输入端连接电阻R5的一端和场效应管Vl的漏极，场效应管Vl的源极与地连接，场效应管的栅极与电阻R6、R7的一端相连接，电阻R5与电阻R6的另一端与放大器A3的输出端相连接，放大器A3的输出端经过电容Cl耦合作为输出，该输出信号连接电阻Rll和电阻R12的一端，电阻Rll的另一端通过二极管Dl连接放大器A4的反相输入端，电阻Rll的另一端反相连接二极管并接地，电阻R12的另一端与放大器A5的反相输入端及电阻R13的一端相连接，放大器A5的正向输入端与地相连接，放大器A5的输出端、 电阻R13的另一端连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器A4的反相输入端、电容C2的正极相连接；工作电源VDD连接电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端与电阻R9的一端、稳压管 D5的正极、二极管D4的正极相连接，电阻R9的另一端连接二极管D3的负极、放大器A4的反相输入端相连接，二极管D3的正极、二极管D4的负极、电容C2的负极及电阻R7的另一端共同连接到放大器A4的输出端，放大器A4的正相输入端与地相连接。自动增益控制电路的工作原理如下当输入信号加到放大器A3之后，其输出信号经过Cl的耦合作为输出，该输出信号被Dl、D2整流后与经过放大器A5进行1比1放大的信号共同进入放大器A4反相端，在这点的信号是一个具有一定直流分量的脉动直流，其直流分量来自于R9。放大器A4在这里作为积分器将输入的脉动直流进行积分处理，之后输出一个直流电平，如果输入信号越大的话，这个直流电平则越负，反之则负的小，场效应晶体管Vl工作在负栅状态，放大器A4的输出越负，场效应晶体管Vl的源漏间的等效电阻越大，致使放大器A3的增益越低，从而使得最后的输出变�。捎谡飧龈悍蠢∽饔茫沟檬涑鲂藕诺姆档玫轿榷�。如果被稳定信号的范围大，可用两级这样的电路共同完成，实践证明效果非常明显。经过自动增益控制电路处理过的信号，再用二阶低通滤波器进一步滤除二倍频以上的无用信号，其输出可作为模拟输出，也可以经双向限幅处理后由光耦隔离输出电路输出TTL信号。本实用新型抑制抗共模干扰的工作原理如图6所示，由于得机壳、内屏蔽盒和处理电路之间相互绝缘，则处理仪存在三个分布电容，即机壳与电路之间的电容Cl，电路与屏蔽盒之间电容C2，屏蔽盒与机壳之间的电容C3，图6为等效电路原理图，在该图中，V0是输入信号，经过远程电缆接入放大系统，&和&是电缆的等效电阻，RO是屏蔽层的等效电阻， Vqi是共模干扰信号，其值可达到几十伏，甚至上百伏，电容C1是机壳到放大器的分布电容， 由于中间有内屏蔽盒相隔，因此很�。珻2是放大器对屏蔽盒的分布电容，C3是屏蔽盒对机壳的分布电容，由于C1的阻抗ZC1 = IAJwC1非常之大，而Rtl很�。虼薞eM几乎都分布在C1 上，加之(2、(3也对Vqi具有一定的分压，可见共模干扰得到有效的抑制。需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种流量计预处理仪，包括机壳及其处理电路，在机壳上安装有交流电源插孔、信号输入端口和信号输出端口，其特征在于所述的机壳采用屏蔽机壳，在屏蔽机壳内电绝缘安装一内屏蔽盒，处理电路电绝缘安装在内屏蔽盒内。
2.根据权利要求1所述的一种流量计预处理仪，其特征在于所述的机壳上设置多对信号输入端口和信号输出端口，所述的处理电路为与信号输入端口和信号输出端口相对应的多个。
3.根据权利要求1所述的一种流量计预处理仪，其特征在于所述的信号输出端口包括模拟信号输出端口和TTL信号输出端口。
4.根据权利要求1所述的一种流量计预处理仪，其特征在于所述的处理电路包括依次相连接的低通滤波电路、大信号限幅电路、平衡信号转换电路、自动增益控制电路、二阶有源滤波电路和模拟输出电路，低通滤波电路与信号输入端口相连接，模拟输出电路与壳体上设置的信号输出端口相连接。
5.根据权利要求4所述的一种流量计预处理仪，其特征在于所述的二阶有源滤波电路后还依次连接双向限幅电路和光耦隔离输出电路，光耦隔离输出电路与壳体上设置的信号输出端口相连接。
6.根据权利要求4或5所述的一种微弱信号的处理电路，其特征在于所述的平衡信号转换电路包括放大器Al和放大器A2，放大器Al的反相输入端与一平衡信号相连接，放大器Al的正向输入端连接电阻R1、电阻R2的一端，放大器Al的输出端连接电阻R2的另一端和电阻R3的一端，放大器A2的反相输入端与另一平衡信号相连接，放大器A2的正相输入端连接电阻R4的一端，放大器A2的输出端与电阻R3的另一端、电阻R4的另一端连接在一起。
7.根据权利要求4或5所述的一种微弱信号的处理电路，其特征在于所述自动增益控制电路包括放大器A3、放大器A4和放大器A5，输入信号连接到放大器A3的正向输入端， 放大器A3的反相输入端连接电阻R5的一端和场效应管Vl的漏极，场效应管Vl的源极与地连接，场效应管的栅极与电阻R6、电阻R7的一端相连接，电阻R5与电阻R6的另一端与放大器A3的输出端相连接，放大器A3的输出端经过电容Cl耦合输出，该输出信号连接电阻 Rll和电阻R12的一端，电阻Rll的另一端通过二极管Dl连接放大器A4的反相输入端，电阻Rll的另一端连接二极管负极并接地，电阻R12的另一端与放大器A5的反相输入端及电阻R13的一端相连接，放大器A5的正向输入端与地相连接，放大器A5的输出端、电阻R13的另一端连接电阻R8，电阻R8的另一端与放大器A4的反相输入端、电容C2的正极相连接；工作电源VDD连接电阻RlO的一端，电阻RlO的另一端与电阻R9的一端、稳压管D5的正极、 二极管D4的正极相连接，电阻R9的另一端连接二极管D3的负极、放大器A4的反相输入端相连接，二极管D3的正极、二极管D4的负极、电容C2的负极及电阻R7的另一端共同连接到放大器A4的输出端，放大器A4的正相输入端与地相连接。
8.根据权利要求4或5所述的一种微弱信号的处理电路，其特征在于所述的自动增益控制电路后还连接一工作指示灯，该工作指示灯安装到机壳的前面板上。
9.根据权利要求4或5所述的一种微弱信号的处理电路，其特征在于所述的二阶有源滤波电路还与机壳上设置的滤波器频率选择开关相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种流量计预处理仪，包括机壳及其内部的处理电路，在机壳上安装有交流电源插孔、信号输入端口和信号输出端口，其技术特点是所述的机壳采用屏蔽机壳，在屏蔽机壳内电绝缘安装一内屏蔽盒，处理电路电绝缘安装在内屏蔽盒内。本实用新型设计合理，将机壳、内屏蔽盒和处理电路三者之间相互绝缘，有效地抑制了共模干扰，同时将滤波、抑制、限幅和自动增益等电路有机地结合起来具有很强的抗干扰能力，对于输入的微弱信号，能够对其进行高增益的放大，而对于输入的大信号信号，则进行抑制衰减，对增益进行自动调节，具有较宽的信号检测范围。本预处理仪应用到非电量检测场合，可以确保检测的准确度，大大提高检测工作的可靠性。
文档编号G01F15/00GK201945347SQ20102066617
公开日2011年8月24日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者师嶙, 苏丹 申请人:天津市盛丹电子技术发展有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
