电磁流量计变送装置的硬件研究与开发硕士论

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1、分类号密级UDC学位论文电磁流量计信号转换器硬件系统的研究与开发作者姓名王军延指导导师姓名柴天佑院士东北大学自动化研究中心申请学位级别硕士学科类别工学学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2005年2月论文答辩日期学位授予日期答辩委员会主席评阅人东北大学2005年2月ADissertationinControlTheoryandControlEngineeringResearchandDevelopmentHardwareSystemofEMFSignalConverterbyWangJunyanSupervisor：ProfessorChaiTianyouNortheaste

2、rnUniversityFebruary2005独创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。（

3、如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：·I·东北大学硕士学位论文摘要电磁流量计信号转换器硬件系统的研究与开发摘要流量是生产过程中需要检测和控制的重要物理量之一，电磁流量计是检测流量特别是固液双相流体流量的重要仪表。近年来，由于经济高速发展，国内的电磁流量计的市场需求增加很快，但国内市场基本被国外著名品牌的仪表厂商所垄断，而且采用专用芯片加密等手段进行技术封锁。针对上述问题，本文开展了具有自主知识产权的电磁流量计产品的研发工作，以实现固液两相如矿浆、纸浆等难测量流体的高精度、低成本的在线测量。主要工作如下：1．对电磁

4、流量计领域的国内外发展状况进行了全面系统的综述，分析了目前励磁技术的原理，确立了以交流励磁作为电磁流量计的励磁方式，并结合目前先进的芯片技术，进行了电磁流量计信号转换器系统的整体设计，提出了以专用芯片、微处理器、模拟信号处理器为架构的电磁流量计信号转换器的低成本方案；2．分析电磁流量计信号转换器硬件实现所需功能，提出了硬件系统设计架构，设计了模拟信号处理器、模数转换接口、微处理器控制模块、专用芯片、输入输出模块、显示模块接口、电源模块以及系统结构设计等七部分功能模块。3．提出了以专用芯片为核心，实现高实时性复杂逻辑处理的同时，起到加密的作用。并与模拟信号处理器、微处理器相结合，实现

5、了抑制交流励磁传感器在复杂电磁环境下的正交干扰。芯片设计采用基于VHDL语言的二进程结构描述复杂逻辑事件方法，继承性扩展性强，更着眼于功能完善之后的批量低成本ASIC。4．采用传统差动运算放大器和可编程放大结合方法实现毫伏级信号的转换以及同相干扰的克服，扩大了对流电阻率的限制。5．基于上述设计，完成了电磁流量计信号转换器硬件系统的开发、调试，科研样机，并进行实验测试。硬件系统的运行取得了预期的效果，通过在实验装置上的比对实验，证明其对于含固体颗粒流体的测量具有良好的应用效果，相对误差小于1%，同时还具备较快的系统响应速度，部分性能指标优于目前市场上的同类产品。关键词：电磁流量计，交

6、流励磁，微处理器，专用芯片，90°干扰·IV·东北大学硕士学位论文ABSTRACTResearchandDevelopmentHardwareSystemforEMFSignalConverterAbstractTheelectromagneticflowmeter(EMF)isaneffectiveinstrumentinmeasuringflows,whichisoneofthemostimportantprocessvariablesformeasurementandcontrolinindustries.Withrapiddevelopmentofthestateecono

7、my，thedemandforEMFhasbeengrowingrapidlyinrecentyears.Butforeignmanufacturersinthemeasurementfieldhaveoccupieddomesticmarket;whatismore,thetechnologyoftheirproductsisstrictlyconfidential.Withthebackgroundofalltheabove,anEMFwithtechniquei