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摘要：本文主要介紹了動(dòng)態(tài)壓力變送器的設(shè)計(jì)與電荷放大器的頻率范圍的計(jì)算
動(dòng)態(tài)壓力變送器的設(shè)計(jì)
提高泄漏檢測(cè)信號(hào)的信噪比有助于提高泄漏檢測(cè)靈敏度并減少泄漏誤報(bào)，其中傳感器是最根本的環(huán)節(jié).動(dòng)態(tài)壓力變送器的作用就是將管道內(nèi)的動(dòng)態(tài)壓力變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào).并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男盘?hào)放大與濾波處理，最終轉(zhuǎn)換成4-20mA的兩線制輸出或者485五線制輸出，其結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖
由上圖所示，動(dòng)態(tài)壓力變送器主要由壓電式傳感器、電荷放大器、信號(hào)調(diào)理模塊、微控制器模塊和電源模塊組成。該變送器使用壓電式傳感器完成壓力一電荷信號(hào)變換.根據(jù)壓電效應(yīng)。動(dòng)態(tài)壓力作用到壓電元件上，使壓電元件產(chǎn)生形變，形變又使壓電元件表面產(chǎn)生電荷。該電信號(hào)經(jīng)適當(dāng)?shù)姆糯笈c濾波處理后，即可測(cè)得電荷(電壓)大小。電荷放大器主要用于實(shí)現(xiàn)電荷一電壓轉(zhuǎn)換。信號(hào)調(diào)理模塊主要用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，實(shí)現(xiàn)增益調(diào)節(jié)、帶通濾波、電平平移和電壓電流轉(zhuǎn)換等功能。微控制器模塊一方而控制信號(hào)調(diào)理模塊的工作.另一方面將信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用于RS-485輸出。
電荷放大器的頻率范圍
電荷放大器的帶寬需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行選擇，根據(jù)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，竹道泄漏信號(hào)經(jīng)過(guò)管道長(zhǎng)距離傳播后能量主要集中在低頻段，該信號(hào)的自功率譜如圖2所示。
電荷放大器的低頻下限由反饋電容Cf和反饋電阻Rf決定，其值為
fL=1/27rCfRf
要想提高低頻響應(yīng)特性，就要提高其時(shí)間常數(shù)r(C1R1)的位。但反饋電阻和反饋電容的選擇不能盲目.須遵循一定的原則.反饋電容不能過(guò)大.考慮到壓電式傳感器的輸出電荷員，反饋電容一般不超過(guò)10000PF。但反饋電容也不能太小，以免寄生電容影響運(yùn)算放大電路的工作，一般Cf不小于100 pF。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電荷放大器的低頻下限設(shè)計(jì)為0.3Hz。電荷放大器的高頻上限.主要由后續(xù)的低通濾波器決定，本傳感器的通帶頻率可調(diào)。
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