智能電磁流量計信號處理系統的軟件設計

信號處理系統的軟件設計
   電磁流量計信號處理系統采集和處理的信號，為導電流體在勵磁線圈的磁場作用下在電極兩端產生的感應電動勢，故感應電動勢信號和勵磁信號存在時間上的對應關系。在一個勵磁周期內，需要完成信號的調零、采集、計算處理及通訊等多個控制任務，信號處理系統軟件設計的任務主要集中為信號測量和處理的時序設計。
   5．3．1勵磁和信號采集時序設計
    根據前述的系統設計方案，以工頻電源提取50Hz同步信號作為基準進行勵磁、數據采集等各項控制，相應的數據處理也需要與之同步。I勵憾信號I l I 。I I f ‘ 信號h k卜一]。r一卜I采樣區間廠—一數據米樣區fBJ————] n向陽幾陽～ ／ I I ＼二一二饋矗j’I 圖5．1l 工頻50Hz二分頻時勵磁電流、信號波形及數據采集時序如圖5-11所示，以50Hz二分頻為例設計勵磁和信號采集時序。由工頻提取的50Hz同步信號的正跳變作為CPU的外部中斷信號，50}王z二分頻就是每兩個同步周期為一個勵磁采樣周期。
   一個磁場激勵及數據的采集周期是以接收到工頻同步信號開始。在每個周期起始的零勵磁時段，要根據采樣數據更新反饋信號的值，在之后的一個勵磁周期內反饋信號值保持不變。當零勵磁結束后，打開正向勵磁電流開關，此時勵磁電流需要一個瞬態時間才能達到穩態，感應電動勢信號也會由于磁場的瞬態變化出現沖擊尖峰。當勵磁電流進入穩定值時，勵磁磁場穩定，感應電動勢信號趨于平穩，即可進行正勵磁階段的流量數據采集。在下一個同步信號正跳變之前結束信號采集，這個階段采集得到的數據經過均值處理后存入Xl。反向勵磁階段的信號采集與正向勵磁階段相同，也是在信號平穩后開始采集，下一個同步信號正跳變到來之前結束，這個階段采集得到的數據經過均值處理后存入X2。反映流量的感應電動勢信號可由x=髟伍l—x2) (5-4) 計算得到。由4．1節可知，這樣做是為了消除極化電壓干擾和工頻串模干擾，Xl 和x2理論上應為等效干擾點。所以在設計時序時，要保證信號采集的對稱性， 正反向勵磁階段的起止時間一致。I勵磁信號I l l l I —t I米樣區同幾幾幾。＼采樣f(判斷，—— 一●一t 圖5—1 2零漂一次無法消除情況示意在系統啟動階段，或者流量發生顯著變化時，會產生零漂很大，一次調整反饋不能將之抵消的情況。這個時候，感應電動勢信號并不能反映流量的變化，是無意義的信號。所以同一個勵磁周期內就不需要再進行數據采集和處理操作。為了應對這種情況，可以設置一個狀態標志位，用來指示零漂調整是否滿足要求； 在每個周期起始的零勵磁階段，做好采樣后加一個判斷，假如零漂調整狀態標志位為1，那么本周期不再進行數據采集等操作，同時在正向勵磁結束后的零勵磁階段再進行一次反饋值的更新。這樣既避免了無效數據的采集，也可以更快的將零漂消除掉，如圖5．12所示。
   5．3．2電磁流量計信號處理系統軟件流程設計
  根據前面系統設計和時序設計的要求，勵磁采樣周期由同步信號作為基準產生。還是以50Hz二分頻為例來介紹軟件流程設計。圖5．12信號處理系統軟件流程圖
   一個勵磁周期內，要完成的操作包括：檢測信號是否可以測量、更新反饋信號值、判斷零漂調整是否滿足要求、信號采樣及均值計算、流量計算以及與PC 機的通訊。在時序設計中已經知道，這些操作必須滿足時間上的先后關系，并且要和同步信號相對應。
   如圖5．12所示，在一個勵磁周期開始時，先對信號進行檢測，判斷是否在可測量范圍內。假如信號不可測量，要向上位機發送錯誤信號，并且關機等待一段時間，再重新開機重新檢測。個零勵磁階段，要采樣并通過DAC的輸出更新反饋信號的值，同時對設定的狀態標志位進行更新，指示的零漂調整狀態。正勵磁打開之后，要經過一段時間磁場才能平穩進行信號采樣，在等待的時間內可以進行上一周期的流量計算，并送到上位機。感應電動勢信號平穩后，開始信號采樣，一直到下一個INT0中斷信號到來正勵磁結束，這個階段的信號采樣值要做去極值平均濾波處理，保存在X1。反向勵磁周期的采樣過程與正向勵磁周期基本一致，采樣得到的信號經過濾波處理保存在x2。在第五次ⅣT0中斷信號到來時，下一個勵磁周期開始，如此循環往復，測量流量。勵磁、京時4mt，’ 圖5．13勵磁信號與同步信號的時間對應關系勵磁信號由軟件產生，CPU的I／o口輸出給勵磁驅動電路，產生的勵磁電流驅動電磁流量傳感器的勵磁線圈產生磁場。勵磁信號和同步信號有著時間上的對應關系，如圖5．13所示。同步信號的上升沿觸發INTO中斷，每4次中斷為一個勵磁周期，但是只次和第三次中斷響應，其他2次中斷并不改變勵磁狀態。由于在正向勵磁和反向勵磁之前都存在一個4ms的零勵磁時段，需要定時器T1來幫助完成勵磁過程，其具體實現流程如圖5．14所示。開拍定時4ms 零勵磁輸出T0中斷關To 正勵磁輸出勵磁輸出保持不變開仰定時4n塔零勵磁輸出To中斷關TD 負勵磁輸出圖5．14生成勵磁信號流程圖。擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、V錐流量計、V型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計、智能渦街流量計，更多信息請訪問開封中儀網站：