動態壓力變送器的設計

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摘要：本文主要介紹了動態壓力變送器的設計與電荷放大器的頻率范圍的計算

動態壓力變送器的設計

        提高泄漏檢測信號的信噪比有助于提高泄漏檢測靈敏度并減少泄漏誤報，其中傳感器是最根本的環節.動態壓力變送器的作用就是將管道內的動態壓力變化轉換成電信號.并經過適當的信號放大與濾波處理，最終轉換成4-20mA的兩線制輸出或者485五線制輸出，其結構框圖見圖

        由上圖所示，動態壓力變送器主要由壓電式傳感器、電荷放大器、信號調理模塊、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變換.根據壓電效應。動態壓力作用到壓電元件上，使壓電元件產生形變，形變又使壓電元件表面產生電荷。該電信號經適當的放大與濾波處理后，即可測得電荷(電壓)大小。電荷放大器主要用于實現電荷一電壓轉換。信號調理模塊主要用于對信號進行放大和濾波，實現增益調節、帶通濾波、電平平移和電壓電流轉換等功能。微控制器模塊一方而控制信號調理模塊的工作.另一方面將信號經A/D轉換成數字量，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實際應用場合進行選擇，根據以往的應用經驗與現場實驗表明，竹道泄漏信號經過管道長距離傳播后能量主要集中在低頻段，該信號的自功率譜如圖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
       要想提高低頻響應特性，就要提高其時間常數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10000PF。但反饋電容也不能太小，以免寄生電容影響運算放大電路的工作，一般Cf不小于100 pF。在設計過程中，電荷放大器的低頻下限設計為0.3Hz。電荷放大器的高頻上限.主要由后續的低通濾波器決定，本傳感器的通帶頻率可調。

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