常兴智

（宁夏隆基宁光仪表股份有限公司，宁夏 银川 750000）

电磁水表基于法拉第电磁感应定律，通过采集流体流过磁场时的感应电压来测量流速[1，2]，因其精度高、无运动部件等特点具有较大优势。本文提出了一种低功耗电磁水表的信号处理方法。主要结构旋转电容滤波器是基于相敏检测技术，可以用通用运放、模拟开关及一般RC元件等器件组成，有中心频率稳定、电路简单、成本低廉等优点[3-5]。

1 电磁水表计量原理

电磁计量基于法拉第感应定律，即当导体在磁场中运动时，在电极上感应出与导体速度成比例的电压。根据感应定律，感应出的电压U，与被测液体的流速v、磁通密度B和内管直径D成比例，如下所示：

式中，B为磁通密度（Wb/m2）；v为导电液体流动的平均速度（m/s）；D为管道直径（m）；dl为导电液体直径（m）；A为横截面积（m2）；U为信号电动势（V）。

当式（1）应用于电磁流量计时，需要加入校准因子K，信号电动势U表示如下[4]：

式中，K是一个无量纲常数。信号电动势U与液体导电接触并由管壁上绝缘的电极拾取[6]。流量：

由式（2）、（3），可将流量由信号电动势表示：

式中，QV是体积流量（m3/s）。从式（4）中可以看出，当磁通密度变化时，流量与信号电动势U成正比。

2 旋转电容滤波器

电极采集的电压非常弱且带有强噪声，从强干扰中提取出有用信号是一个重要问题。根据感应信号与励磁源频率相同的特点，利用锁相放大器对淹没在背景噪声中的流量信号进行提取。

2.1 旋转电容滤波器原理

锁相放大器的实现有模拟和数字两种方式。……