电磁流量计数字信号处理软件系统的研究和实现

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1、电磁流量计数字信号处理软件系统研究与实现摘要电磁流量计具有不受流体密度、温度、压力等因素影响的优点，在工业生产中被广泛用来测量导电液体流量。国外一些著名品牌的电磁流量计不但水流量测量精度高，还可应用于浆液等固液两相流体的流量测量，产品的诊断、保护功能非常完备。因此，国外产品占据国内很大的市场份额。国内电磁流量计均是使用低频矩形波励磁方式，采用MCU配合低通滤波等常规处理方法处理传感器输出信号，限制了测量精度的进一步提高。为了克服上述局限，本文将数字信号处理方法应用于电磁流量计的传感器输出信号处理，并研制了基于DSP

2、芯片的转换器系统软件。根据传感器输出信号的频谱特点，提出采用梳状带通滤波来抑制信号中的噪声干扰，以提高对水流量的测量精度。对算法进行了仿真分析，验证了其有效性。对于在实际测量中，传感器输出信号的偏置量随机变化导致ADC采样饱和的问题，给出了实时调节偏置量的处理方法，同时在调节偏置后对梳状带通滤波算法做特殊处理，避免了偏置调节对算法的影响。采用基于附加激励的空管侦测方法，通过计算空管脉冲的峰峰值区别空管和满管状态，有效地实现了测量管的空管侦测问题。在课题组设计的基于TITMs320F28335的电磁流量计数字信号处理

3、硬件系统上研制了转换器系统软件，实时实现所研究的信号处理方法。最后对系统进行了一系列的测试和水流量标定实验，匹配40口径的传感器，在流量范围为2．5～22．5m3／h时，系统的测量精度优于0．3％。目前，本文所研究的梳状带通滤波算法己在合作企业的产品中得到了应用，取得了较好的效果。关键词：电磁流量计；梳状带通滤波；偏置量调整；空管侦测；TMS320F28335StudyandImplementationofDigitalSignalProcessingSoftwareSystemforElectromagnetic

4、FlowmeterABSTRACTTheelectromagneticflowmeter(EMF)hastheadvantagethattheresultofmeasurementisfreefromtheinfluenceofdensityoffluid，temperature，pressure，eta1．Soitisincreasinglyusedtomeasuretheflowofconductiveliquidinindustry．Somewell-knownforeignflowmetercorporat

5、ion’Sproductionhaveveryhighwater．．flOWmeasurementaccuracyandcanbeusedtomeasuretwo．．phasefluidsuchasslurry．Inaddition，theyalsohavecompletefunctionsindiagnoseandprotection．Therefore，foreignproductsarenowthemarketleaderindomesticmarket．Whilemostdomesticproductsad

6、optlowfrequencysquarewaveexcitingmodeandMCUbasedlowpassfiltertoprocesstheoutputsignal．Thislimitstheprecisionofmeasurementtobefurtherimproved．Toovercometheselimitations，digitalsignalprocessingmethodhasbeenapplied，andsystemsoftwarehasbeendevelopedbasedonDSPtopro

7、cesstheoutputsignal．Spectrumanalysiswhichhasbeenappliedtooutputsignalshowingthatthespectrumofthesignalgeneratedbysinglefrequencysquarewaveexcitationiscombinationoffundamentalsignalandoddharmonics．Comb—shapedband—passfilteralgorithmisproposedtodealwiththeoutput

8、signalforsuppressingnoiseseffectively．SimulationsofthealgorithmarecarriedoutbyMATLABtoensureitsvalidity．ForthesaturationproblemoftheADCcausedbytherandombiasoftheoutputsignalinthere