基础自动化LUGB系列涡街流量变送器的检测放大器郁新，张国仁（沈阳化工学院，辽宁沈阳021）变送器的测量原理及检测放大器的电路组成与工作原理。通过实际应用证明：该检测放大电路在测量范围、测量精度上都达到了一定的要求。。1文献标识码：B 1引言LUGB系列涡流量变送器是基于卡门涡街原理，利用应力检测方式，以压电晶体作为检测敏感元件，并把检测元件与旋涡发生体分离的一种新型流体振荡型流量变送器。该变送器的核心部件是检测放大器。表体由一个与管道通径相同的壳体和一个断面为等腰三角形旋涡发生体及检测探头所构成。当流体流经三角柱时在其后方两侧交替产生两列旋涡，其旋涡的分离频率与流体的流速及旋涡发生体的迎流面宽度的关系可表示为式中， f为旋涡分离频率S为斯特哈尔数（对于一定的柱型，该系数是常数）v为流体的流速d为柱体迎流面宽度。
由此式可知，通过测量卡门涡街的分离频率f便可检测出管内流体的流速v ，再由流速v求出体积流量。旋涡在柱体两侧交替产生时，将同时产生与流体流动方向垂直的横向交变升力，该力作用于传感器两侧，使检测探头的压电晶体变形，输出与旋涡分离频率相同的交变信号。该信号经检测放大器输出相应的电压信号，与智能流量积算仪配套使用，可实现对被测介质瞬时流量及累积流量的显示。也可将电压脉冲信号经转换电路转换为0～10 mA、4～20 mA标准电流信号，供记录、控制用。也可方便地与计算机联网，应用于集中监控系统。
LUGB系列涡街流量变送器克服了以往变送器抗振性很差的缺点，采用差动技术，使变送器对有效的旋涡信号输出极性相反的信号，而对振动信号不输出极性相反的信号，实现对有效信号进行放大而对无效信号给予抑制再进一步配合滤波技术，使本仪表大大的提高了抗振性。
2检测放大器检测放大器的工作原理是由检测探头的压电晶体产生的电荷信号经电荷放大器、电压放大器、低通滤波器、施密特触发器脉冲整形处理后输出与流量成正比的电压脉冲信号。以下为该电路的分析。
2.1电荷放大器压电晶体产生的电荷信号即传感信号等效于电容阻抗加上恒压源，并联R可以消除传感器的等效阻抗变化对恒压源的影响。设R两端电压为U a1，则有图，则可列出下述方程：式中， r为运放的差模输入电阻A为运放的电压放大倍数。
设计Z）并忽略运放的输入电流，最后整理得通过选择参数R可使信号工作在比例放大区，以保证电荷放大器的输出信号与输入信号同频率通过选择R可改变放大倍数，从而改变电荷放大器的输出信号幅度。
2.2电压放大器由图3可知，它是1个电压串联负反馈电路。
若忽略运放的输入电流I i，则得一旦选定R后，可通过调节电位器R来改变电压放大器的放大倍数。
2.3低通滤波电路在实际系统中，输入信号会因干扰等原因含有一些高频成分，所以必须将所需的低频信号挑选出来，把不需要的高频信号衰减掉，为此设计了一个低通滤波电路，如图4所示。图中的二极管用来防止本级放大器的失真。正常工作时VD两端电压很小，不足以克服死区电压，所以VD截止。
若忽略运放的输入电流，则有：由式（5）、式（6）得由此可看出，根据所需信号的频率选择合适的参数，使低通滤波电路工作在中频段即比例放大部分，而不需要的信号则衰减掉了。
2.4施密特触发器脉冲整形电路如图5 ， 6所示，电容C起着隔直通交的作用，对交流信号u而言：有u =u此时集成运放作为电压比较器工作在非线性区域。
由电压比较器的特性可知：当u u 时OL.输出电压发生跳变的临界条件是：u u ，而此时集成运放两个输入端的电流均可视为零，则因为u =u 时对应的u值就是阈值，所以有式中， u′的值有两种情况即输出高电平V或输出低电平V OL，所以有当正弦信号通过该施密特触发器时，输出的波形为同频率的脉冲信号， u间电阻R起到调节脉冲幅度的作用。
2.5基准源将运放接成跟随器，通过6 V电压的分压即3 V做为放大器的基准源，以确保检测放大器输出脉冲波形的低电平为0 V.
3电路调试电路调试由信号发生器、检测放大器、示波器3部分来完成。利用信号发生器的正弦信号来模拟压电晶体产生的交变的电荷信号，做为检测放大器的输入信号，再经检测放大器，将正弦信号变换为同频率的方波脉冲信号，之后由示波器观察输出波形。
在调试过程中可能出现以下现象：①检测放大器的输入短路其输出仍有脉冲信号②输入正常的情况下，输出脉冲信号不规则，这些现象产生的原因较复杂，但是可通过将各部分屏蔽来消除。
4结语实际应用证明，该流量变送器的测量范围宽、测量精度高、抗振性强、运行可靠，可进行远距离的信号传输，给用户使用带来了极大方便。
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