基于容抗法的瞬時(shí)液膜厚度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.2.2 有源全波整流電路
整流元件用的是二極管,而二極管是一個(gè)非線性元件,特別是在小信號(hào)的情況下,這種非線性尤其嚴(yán)重。從理論上分析,二極管在放大器的反饋支路上,小信號(hào)先被運(yùn)算放大器放大了近A0倍(開(kāi)環(huán)增益),然后再送給二極管,這使二極管導(dǎo)通時(shí)的開(kāi)啟電壓相對(duì)應(yīng)地減少了A0倍,這樣就可明顯擴(kuò)大線性范圍,其非線性可得到一定的克服。所以設(shè)計(jì)中,采用有源整流方案,整流電路如圖5所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/193671.htm
整流過(guò)程:由于A2接成電壓跟隨器的形式,所以它的輸出波形是正弦波形,該輸出波形再通過(guò)二極管VD7之后只剩正半波,A1、VD5、VD6、R5、R6、R7組成負(fù)半波整流的電路形式,兩者的輸出信號(hào)相位相差正好是180°,則兩者的迭加波形輸出正好就是全波了。
為了得到對(duì)稱(chēng)的整流輸出波形,需要R5=R6匹配,而R8=R9是為了減小放大器偏置電流的影響,它們的失配僅影響電路的平衡。在整流二極管的選擇上,由于硅管的正向電阻大,所產(chǎn)生的正向壓降大,使之在小信號(hào)的情況下,有一定的補(bǔ)償,而且硅管的溫度穩(wěn)定性比較好。為此我們選用的是快速整流二極管1N4148。
2.2.3 二階低通有源濾波電路
本系統(tǒng)測(cè)量的分層流和環(huán)狀流界面波信號(hào)頻率一般小于25Hz,而干擾的噪聲頻譜則分布在比較高的頻段,故采用低頻增益為1的二階低通有源濾波器。原理圖如圖6所示。
濾波器的截止頻率不宜選擇太高,因截止頻率愈低,愈能有效地抑制噪聲干擾。KangKim(1992)研究認(rèn)為:對(duì)于100kHz的信號(hào),5kHz的截止頻率不會(huì)對(duì)頻率小于1kHz的任何信號(hào)引入明顯的變形和扭曲。而分層流和環(huán)狀流界面波信號(hào)頻率一般小于25Hz,所以5kHz的截止頻率對(duì)界面波沒(méi)有影響。故本低通濾波器的截止頻率選為5kHz,若取R10=R11=R,C1=2C2=2C,則可以求得截止頻率:
根據(jù)式(5)即可確定濾波元件R和C的參數(shù)值。
評(píng)論