一种电解槽阳极电流测量装置用信号调理型处理系统技术领域
本发明涉及的是一种处理系统，具体的说，是一种电解槽阳极电流测量装置用信
号调理型处理系统。
背景技术
在国内铝电解行业中预焙电解槽生产过程中通常需要对阳极电流的分布进行测
量，传统的阳极电流检测系统是采用离线等距电压降的人工测量方法，由于离线等距电压
降的人工测量方法每次只能测量一个阳极，操作完后再进行下一个阳极的测量，该测量方
法的测量程序繁复、工作量大，并且测量时间长，导致测量结果存在时间差，不能真实反映
电解槽阳极电流的分布情况。随着铝电解行业的不断发展，人们对阳极电流检测系统也进
行了改进，即在用于固定连接阳极杆的母线的夹板的一侧设置一个或多个用于对母线的工
作电流进行检测的可自动伸缩的探针，该探针通过电连接的方式与信号采集器相连接，信
号采集器则将采集的信息人通过信号处理系统进行处理后传输给后台的控制中心，控制中
心通过对接收的信息进行换算后便可得到电解槽阳极杆的电流值。而这种电解槽阳极电流
测量装置对阳极杆的电流检测是否准确，则取决于电解槽阳极电流测量装置中信号处理系
统对信号处理是否准确。
然而，现有的电解槽阳极电流测量装置中信号处理系统的对信号处理的效果不
佳，导致电解槽阳极电流测量装置所检测到的阳极杆的电流信息不准确。因此，提供一种能
提高对信号进行分析处理效果的电解槽阳极电流测量装置用信号处理系统便是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的电解槽阳极电流测量装置中信号处理系统
的对信号处理的效果不佳的缺陷，提供的一种电解槽阳极电流测量装置用信号调理型处理
系统。
为了实现上述目的，本发明采用的方案如下：一种电解槽阳极电流测量装置用信
号调理型处理系统，主要由处理芯片U，信号采集器JS，三极管VT4，正极与三极管VT4的发射
极相连接、负极经电感L2后与处理芯片U的COMP管脚相连接的极性电容C12，正极与处理芯
片U的B管脚相连接、负极与处理芯片U的COMP管脚相连接的极性电容C11，一端与三极管VT4
的集电极相连接、另一端接地的电阻R18，P极经电阻R19后与三极管VT4的基极相连接、N极
与处理芯片U的OUT管脚相连接的二极管D7，P极与处理芯片U的CS管脚相连接、N极与处理芯
片U的GND管脚相连接后接地的二极管D8，与信号采集器JS相连接的二阶低通滤波电路，串
接在二阶低通滤波电路与处理芯片U之间的发射极耦合逻辑电路，串接在发射极耦合逻辑
电路与处理芯片U的IN管脚之间的信号调理电路，以及分别与处理芯片U的OUT管脚和G管脚
以及CLK管脚相连接的线性隔离电路组成；所述处理芯片U的OUT管脚还与CLK管脚相连接、
其VC管脚则与外部12V直流电源相连接；所述极性电容C12的负极还与处理芯片U的B管脚相
连接；所述二极管D7的P极还与处理芯片U的IN管脚相连接。
进一步的，所述信号调理电路由放大器P4，三极管VT6，正极经电阻R32后与放大器
P4的正极相连接、负极与发射极耦合逻辑电路相连接的极性电容C19，正极经电阻R33后与
极性电容C19的负极相连接、负极接地的极性电容C20，N极与三极管VT6的集电极相连接、P
极经电阻R28后与极性电容C19的负极相连接的二极管D12，一端与二极管D12的P极相连接、
另一端与极性电容C19的负极相连接的可调电阻R30，负极与三极管VT6的集电极相连接、正
极经电阻R29后与放大器P4的输出端相连接的极性电容C21，正极经电阻R31后与三极管VT6
的基极相连接、负极与放大器P4的输出端相连接的极性电容C22，N极经电阻R36后与放大器
P4的输出端相连接、P极顺次经电阻R37和电感L4后与放大器P4的负极相连接的二极管D14，
正极经电阻R38后与二极管D14的N极相连接、负极与电阻R37与电感L4的连接点相连接的极
性电容C24，正极经可调电阻R35后与放大器P4的负极相连接、负极与极性电容C24的负极相
连接后接地的极性电容C23，以及P极与极性电容C19的正极相连接、N极经电阻R34后与极性
电容C23的正极相连接的二极管D13组成；所述放大器P4的正极还与三极管VT6的发射极相
连接、其输出端还与处理芯片U的IN管脚相连接。
所述二阶低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，正极与该放大器P1的
正极相连接、负极与信号采集器JS的输出端极相连接的极性电容C1，正极经电阻R2后与放
大器P1的正极相连接、负极经电阻R1后与三极管VT1的发射极相连接的极性电容C2，一端与
极性电容C2的负极相连接、另一端接地的电阻R3，N极与三极管VT1的集电极相连接、P极与
发射极耦合逻辑电路相连接的稳压二极管D1，正极与三极管VT1的基极相连接、负极与放大
器P1的输出端相连接的极性电容C3，一端与三极管VT1的基极相连接、另一端与放大器P1的
输出端相连接的电阻R4，一端与放大器P1的负极相连接、另一端与放大器P1的输出端相连
接的电感L1，P极与放大器P1的负极相连接、N极经电阻R5后与三极管VT2的基极相连接的二
极管D2，正极经电阻R6后与放大器P1的负极相连接、负极接地的极性电容C4，P极与极性电
容C4的负极相连接、N极经电阻R8后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3，以及一端与
二极管D2的N极相连接、另一端与二极管D3的P极相连接的可调电阻R7组成；所述放大器P1
的输出端与三极管VT2的集电极相连接；所述放大器P1的输出端还与发射极耦合逻辑电路
相连接。
所述发射极耦合逻辑电路由放大器P2，三极管VT3，场效应管MOS1，N极经电阻R13
后与三极管VT3的基极相连接、P极与放大器P1的输出端相连接的二极管D5，正极与二极管
D5的P极相连接、负极经电阻R15后与放大器P2的负极相连接的极性电容C9，P极与放大器P2
的负极相连接、N极经电阻R16后与放大器P2的输出端相连接的二极管D6，正极经电阻R17后
与放大器P2的负极相连接、负极与放大器P2的输出端相连接的极性电容C10，P极与放大器
P2的正极相连接、N极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接的二极管D4，正极与场效应
管MOS1的漏极相连接、负极与二极管D4的P极相连接的极性电容C6，正极与二极管D4的P极
相连接、负极接地的极性电容C7，正极与场效应管MOS1的栅极相连接、负极经电阻R10后与
三极管VT3的集电极相连接的极性电容C5，一端与场效应管MOS1的源极相连接、另一端接地
的电阻R9，以及正极经电阻R12后与三极管VT3的集电极相连接、负极经电阻R14后与放大器
P2的输出端相连接的极性电容C8组成；所述放大器P2的负极接地、其正极还与二极管D5的N
极相连接、其输出端分别与三极管VT3的发射极和极性电容C19的负极相连接；所述场效应
管MOS的源极分别与稳压二极管D1的P极和处理芯片U的VC管脚相连接。
所述线性隔离电路由放大器P3，场效应管MOS2，三极管VT5，正极与处理芯片U的
CLK管脚相连接、负极经电阻R20后与场效应管MOS2的源极相连接的极性电容C13，正极与场
效应管MOS2的漏极相连接、负极接地的极性电容C16，正极经电阻R21后与场效应管MOS2的
源极相连接、负极经电感L3后与极性电容C16的负极相连接的极性电容C15，一端与极性电
容C16的负极相连接、另一端与三极管VT5的集电极相连接的可调电阻R25，P极与极性电容
C16的负极相连接、N极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D10，正极经电阻R26后与放大
器P3的负极相连接、负极与放大器P3的输出端相连接的极性电容C17，P极与放大器P3的负
极相连接后接地、N极经电阻R27后与放大器P3的输出端相连接的二极管D11，P极与放大器
P3的正极相连接、N极经电阻R23后与放大器P3的输出端相连接的二极管D9，正极与放大器
P3的输出端相连接、负极接地的极性电容C18，以及正极经电阻R22后与场效应管MOS2的栅
极相连接、负极经电阻R24后与放大器P3的输出端相连接的极性电容C14组成；所述三极管
VT5的集电极还与放大器P3的负极相连接、其发射极与放大器P3的正极相连接、其基极与处
理芯片U的OUT管脚相连接；所述处理芯片U的G管脚与极性电容C14的正极相连接；所述放大
器P3的输出端作为线性隔离电路是的输出端。
为了本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了MB40978集成芯片来实
现。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明设计合理，整体结构简单，使用效果佳，能很好的确保电解槽阳极电流
测量装置对阳极杆的电流进行的准确测量。
(2)本发明能对信号中存在的不必要的高频成分进行消除或抑制；并且本发明能
对信号的静态工作点进行调整，使信号的静态工作点保持稳定，同时对信号中的差模信号
进行放大，对信号中的共模信号进行抑制，有效的抑制了信号的零点漂移，从而提高了本发
明对信号的分析处理的效果，确保了电解槽阳极电流测量装置对阳极杆的电流测量的准确
性。
(3)本发明能对信号的电平进行调整，并能对信号中的电流谐波进行消除或抑制，
使信号更干净、更稳定，从而提高了本发明对信号的分析处理的效果。
(4)本发明能对输出信号时产生的峰值电流进行调节或抑制，使峰值电流不超过
5mA，有效的降低信号输出时出现失真的概率，从而提高了本发明对信号的分析处理的效
果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的信号调理电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不
限于此。
实施例
实施时，本发明主要由处理芯片U，信号采集器JS，三极管VT4，电阻R18，电阻R19，
极性电容C11，极性电容C12，电感L2，二极管D7，二极管D8，信号调理电路，二阶低通滤波电
路，发射极耦合逻辑电路，以及线性隔离电路组成。
连接时，极性电容C12的正极与三极管VT4的发射极相连接，负极经电感L2后与处
理芯片U的COMP管脚相连接。极性电容C11的正极与处理芯片U的B管脚相连接，负极与处理
芯片U的COMP管脚相连接。电阻R18的一端与三极管VT4的集电极相连接，另一端接地。
同时，二极管D7的P极经电阻R19后与三极管VT4的基极相连接，N极与处理芯片U的
OUT管脚相连接。二极管D8的P极与处理芯片U的CS管脚相连接，N极与处理芯片U的GND管脚
相连接后接地。二阶低通滤波电路与信号采集器JS相连接。发射极耦合逻辑电路串接在二
阶低通滤波电路与处理芯片U之间。信号调理电路串接在发射极耦合逻辑电路与处理芯片U
的IN管脚之间。线性隔离电路分别与处理芯片U的OUT管脚和G管脚以及CLK管脚相连接。
所述处理芯片U的OUT管脚还与CLK管脚相连接，其VC管脚则与外部12V直流电源相
连接；所述极性电容C12的负极还与处理芯片U的B管脚相连接；所述二极管D7的P极还与处
理芯片U的IN管脚相连接。
实施时，本发明中的电感L2、极性电容C11、极性电容C12、电阻R19和二极管D7共同
形成高阻栽波器，该高阻栽波器能有效的消除外界的电磁波干扰信号，确保了处理芯片U工
作时的稳定性和可靠性。本发明的信号采集器JS的信号输入极与电解槽阳极电流测量装置
的探针电连接，该信号采集器JS用于接收探针采集的电解槽阳极电流信息。其中，为了本发
明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了MB40978集成芯片来实现。
进一步地，所述二阶低通滤波电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，电阻R1，电
阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，可调电阻R7，电阻R8，极性电容C1，极性电容C2，极性
电容C3，极性电容C4，电感L1，稳压二极管D1，二极管D2，以及二极管D3组成。
连接时，极性电容C1的正极与该放大器P1的正极相连接，负极与信号采集器JS的
输出端极相连接。极性电容C2的正极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接，负极经电阻R1
后与三极管VT1的发射极相连接。电阻R3的一端与极性电容C2的负极相连接，另一端接地。
稳压二极管D1的N极与三极管VT1的集电极相连接，P极与发射极耦合逻辑电路相连接。
其中，极性电容C3的正极与三极管VT1的基极相连接，负极与放大器P1的输出端相
连接。电阻R4的一端与三极管VT1的基极相连接，另一端与放大器P1的输出端相连接。电感
L1的一端与放大器P1的负极相连接，另一端与放大器P1的输出端相连接。二极管D2的P极与
放大器P1的负极相连接，N极经电阻R5后与三极管VT2的基极相连接。
同时，极性电容C4的正极经电阻R6后与放大器P1的负极相连接，负极接地。二极管
D3的P极与极性电容C4的负极相连接，N极经电阻R8后与三极管VT2的发射极相连接。可调电
阻R7的一端与二极管D2的N极相连接，另一端与二极管D3的P极相连接。所述放大器P1的输
出端与三极管VT2的集电极相连接；所述放大器P1的输出端还与发射极耦合逻辑电路相连
接。
更进一步地，所述发射极耦合逻辑电路由放大器P2，三极管VT3，场效应管MOS1，电
阻R9，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，极性电容
C5，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，二极管D4，二极管D5，
以及二极管D6组成。
连接时，二极管D5的N极经电阻R13后与三极管VT3的基极相连接，P极与放大器P1
的输出端相连接。极性电容C9的正极与二极管D5的P极相连接，负极经电阻R15后与放大器
P2的负极相连接。二极管D6的P极与放大器P2的负极相连接，N极经电阻R16后与放大器P2的
输出端相连接。极性电容C10的正极经电阻R17后与放大器P2的负极相连接，负极与放大器
P2的输出端相连接。
其中，二极管D4的P极与放大器P2的正极相连接，N极经电阻R11后与三极管VT3的
集电极相连接。极性电容C6的正极与场效应管MOS1的漏极相连接，负极与二极管D4的P极相
连接。极性电容C7的正极与二极管D4的P极相连接，负极接地。
同时，极性电容C5的正极与场效应管MOS1的栅极相连接，负极经电阻R10后与三极
管VT3的集电极相连接。电阻R9的一端与场效应管MOS1的源极相连接，另一端接地。极性电
容C8的正极经电阻R12后与三极管VT3的集电极相连接，负极经电阻R14后与放大器P2的输
出端相连接。
所述放大器P2的负极接地，其正极还与二极管D5的N极相连接，其输出端分别与三
极管VT3的发射极和极性电容C19的负极相连接；所述场效应管MOS的源极分别与稳压二极
管D1的P极和处理芯片U的VC管脚相连接。
再进一步地，所述线性隔离电路由放大器P3，场效应管MOS2，三极管VT5，电阻R20，
电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，可调电阻R25，电阻R26，电阻R27，极性电容C13，极性
电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，极性电容C18，电感L5，二极管D9，二极
管D10，以及二极管D11组成。
连接时，极性电容C13的正极与处理芯片U的CLK管脚相连接，负极经电阻R20后与
场效应管MOS2的源极相连接。极性电容C16的正极与场效应管MOS2的漏极相连接，负极接
地。极性电容C15的正极经电阻R21后与场效应管MOS2的源极相连接，负极经电感L3后与极
性电容C16的负极相连接。
其中，可调电阻R25的一端与极性电容C16的负极相连接，另一端与三极管VT5的集
电极相连接。二极管D10的P极与极性电容C16的负极相连接，N极与三极管VT5的集电极相连
接。极性电容C17的正极经电阻R26后与放大器P3的负极相连接，负极与放大器P3的输出端
相连接。二极管D11的P极与放大器P3的负极相连接后接地，N极经电阻R27后与放大器P3的
输出端相连接。
同时，二极管D9的P极与放大器P3的正极相连接，N极经电阻R23后与放大器P3的输
出端相连接。极性电容C18的正极与放大器P3的输出端相连接，负极接地。极性电容C14的正
极经电阻R22后与场效应管MOS2的栅极相连接，负极经电阻R24后与放大器P3的输出端相连
接。
所述三极管VT5的集电极还与放大器P3的负极相连接，其发射极与放大器P3的正
极相连接，其基极与处理芯片U的OUT管脚相连接；所述处理芯片U的G管脚与极性电容C14的
正极相连接；所述放大器P3的输出端作为线性隔离电路是的输出端并与电解槽阳极电流测
量装置的控制中心的输入端相连接。
如图2所示，所述信号调理电路由放大器P4，三极管VT6，电阻R28，电阻R29，可调电
阻R30，电阻R31，电阻R32，电阻R33，电阻R34，可调电阻R35，电阻R36，电阻R37，电阻R38，极
性电容C19，极性电容C20，极性电容C21，极性电容C22，极性电容C23，极性电容C24，二极管
D12，二极管D13，二极管D14，以及电感L4组成。
连接时，极性电容C19的正极经电阻R32后与放大器P4的正极相连接，负极与发射
极耦合逻辑电路相连接。极性电容C20的正极经电阻R33后与极性电容C19的负极相连接，负
极接地。二极管D12的N极与三极管VT6的集电极相连接，P极经电阻R28后与极性电容C19的
负极相连接。可调电阻R30的一端与二极管D12的P极相连接，另一端与极性电容C19的负极
相连接。
其中。极性电容C21的负极与三极管VT6的集电极相连接，正极经电阻R29后与放大
器P4的输出端相连接。极性电容C22的正极经电阻R31后与三极管VT6的基极相连接，负极与
放大器P4的输出端相连接。二极管D14的N极经电阻R36后与放大器P4的输出端相连接，P极
顺次经电阻R37和电感L4后与放大器P4的负极相连接。
同时，极性电容C24的正极经电阻R38后与二极管D14的N极相连接，负极与电阻R37
与电感L4的连接点相连接。极性电容C23的正极经可调电阻R35后与放大器P4的负极相连
接，负极与极性电容C24的负极相连接后接地。二极管D13的P极与极性电容C19的正极相连
接，N极经电阻R34后与极性电容C23的正极相连接。所述放大器P4的正极还与三极管VT6的
发射极相连接，其输出端还与处理芯片U的IN管脚相连接。
运行时，本发明的二阶低通滤波电路能通过极性电容C1、电感L1和可调电阻R7产
生高阻抗，该阻抗能很好对输入信号中的不必要的高频成分进行消除或抑制，同时该电路
将处理后的信号进行调整后输出，确保了信号的频率保持稳定。并且本发明的发射极耦合
逻辑电路能对信号的静态工作点进行调整，使信号的静态工作点保持稳定，同时对信号中
的差模信号进行放大，对信号中的共模信号进行抑制，有效的抑制了信号的零点漂移，从而
提高了本发明对信号的分析处理的效果，确保了电解槽阳极电流测量装置对阳极杆的电流
测量的准确性。同时本发明的线性隔离电路通过场效应管MOS2、极性电容C13、电阻R20、电
阻R21、极性电容C15、电感L3形成的隔离器能对输出信号时产生的峰值电流进行调节或抑
制，并且该电路还通过可调电阻R25、三极管VT5、放大器P3的高阻限流后对信号输出时产生
的峰值电流调整到不超过5mA，有效的降低信号输出时出现失真的概率，从而提高了本发明
对信号的分析处理的效果。
同时，本发明为了对信号的电平进行调整，和对信号中的电流谐波进行消除或抑
制，使信号更干净、更稳定，因此在发射极耦合逻辑电路与处理芯片U的IN管脚之间设置了
信号调理电路，从而确保处理芯片U接收到的信号更干净、更稳定，从而提高了本发明对信
号的分析处理的效果，确保了电解槽阳极电流测量装置对阳极杆的电流测量的准确性。
按照上述实施例，即可很好的实现本发明。