基于新型励磁方式的电磁流量计设计.pdf

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1、第23卷第2期传感技术学报V01．23No．22010年2月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSFeb．2010DesignofElectromagneticFlowmeterBasedonNewExcitingModeHUANGJiao，YAOChun，DING死，GEShijun，LIUXiufeng，RENJiao(CollegeofComputer＆InformationEngineering，HohaiUniversity，ChangzhouJiangsu213022

2、，China)Abstract：Anovelthree—valuesineandrectangularwaveformexcitingmodeisproposed，astoovercomethedis-advantageofcurrentexcitingmode．TheprototypeisestablishedbyusingtheMSP430F4793asthecorecontrol·lerwhichhas16一bitSigma．DeltaA／Dconverters．Thecharacteristicsoft

3、henewexcitingmodeareanalyzedindetails，andthedesignofthehardwareandsoftwareisintroduced．Theexperimentalresultsoftheprototypeflowmeterindicatethatsignalisstabilized，thedifferentialinterferenceandorthogonalinterferencearesolvedwhileerrorsarereducedbythenewexcit

4、ingmode．Besides，themeasurementaccuracyofsmallvelocityphaseisimprovedparticularly．Keywords：electromagneticflowmeter；three—valuesineandrectangularwaveformexcitingmode；experiment；MSP430F4793lEEACC：1205；5140；7320W基于新型励磁方式的电磁流量计设计黄皎，姚春，丁婷，葛仕俊，刘修峰，任姣(河海大学计算机及信息工程学

5、院，江苏常州213022)摘要：针对现有励磁方式的缺陷，提出了一种新型的三值正弦矩形波励磁方式，采用具有16位ADC采集模块的MSP430F4793单片机作为MCU，构建了电磁流量计样机。论文详细地分析了新型励磁方式的特点并介绍了软、硬件设计。试验结果表明，新型励磁方式有效地提高了信号的稳定性，克服了矩形波励磁方式带来的微分干扰难题，也解决了正弦波励磁中的正交干扰的影响，减小了测量误差，对小流速阶段的测量准确度改善明显。关键词：电磁流量计；三值正弦矩形波励磁方式；实验；MSP430F4793中图分类号：TP36

6、8．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)O2—0215一O5电磁流量计是随着电子技术的应用而发展起来交干扰；低频矩形波激磁、三值低频矩形波激磁和双的新型流量测量仪表，现已广泛应用于各种导电液体频矩形波激磁这三种激磁方式会不同程度的在电平的流量测量。但是在测量以下液体时仍然存在困难：快速切换时而引入微分干扰等难题。①低电导率的液体；②低流速液体；③含有颗粒的高本文提出了一种新型的励磁方式——三值正弦浓度浆状液体；④黏性液体。通过改进励磁方式来提矩形波励磁方式，它不仅克服了微分干扰的难题，而高信

7、噪比是解决这些问题有效方法之一¨。且解决了正交干扰的影响。基于此励磁方式，采用激磁技术是电磁流量计中最关键的技术，其经历德州仪器公司(TI)的具有16位A／D转换模块的了直流激磁、工频正弦激磁、低频矩形波激磁、三值低MSP430F4793单片机作为MCU，设计了一款具有较频矩形波激磁、双频矩形波激磁等5个阶段J。直高稳定性和测量精度的电磁流量计。流激磁方式由于在小流量测量时要求信号的直流稳1励磁方式分析定度必须在几分之一微伏之内，而使得它的应用范围受限；工频正弦激磁方式由于电磁感应造成幅值与频1．1测量原理率成

8、正比，从而产生了相位比流量信号滞后90。的正电磁流量计的测量原理为法拉第电磁感应定收稿日期：2009—09—08修改日期：2009一tO一14216传感技术学报第23卷律，如图1所示。当流体在管道内流过一个横向磁二次微分得到的，所以只要尽量降低微分干扰，同相场的时候，相当于有一定电导率的导体在切割磁干扰也会降低。e、e和e：分别是共模干扰、串模干力线，形成电动势，其大小与磁场、流速和管