電磁流量計(jì)關(guān)鍵技術(shù)(勵(lì)磁磁場和信號(hào)處理技術(shù))深入研究

電磁流量計(jì)關(guān)鍵技術(shù)(勵(lì)磁磁場和信號(hào)處理技術(shù))深入研究
   電磁流量計(jì)信號(hào)處理系統(tǒng)的主要功能在于對測量信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，其關(guān)鍵工作是零點(diǎn)漂移的消除。
   本系統(tǒng)的信號(hào)處理方法為基線控制的反饋式信號(hào)處理方法．系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是以高度集成的片上系統(tǒng)混合信號(hào)單片機(jī)c帥s1Fo印為中心，進(jìn)行硬件電路及軟件測量時(shí)序的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的癱點(diǎn)有兩個(gè)．一個(gè)是用硬件電路實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的區(qū)間映射關(guān)系， 另一個(gè)是軟件設(shè)計(jì)中的勵(lì)磁和信號(hào)采集時(shí)序設(shè)計(jì)。這也是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。墅塑壁盟般
    本文對電磁流量計(jì)的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——勵(lì)磁磁場和信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行了比較深入的研究，取得了初步成果。
   在廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)資料以及對電磁流量計(jì)相關(guān)基本理論分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，本文簡單總結(jié)了電磁流量計(jì)勵(lì)磁技術(shù)和信號(hào)處理方法，分析了電磁流量傳感器和信號(hào)處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀，進(jìn)行了傳感器勵(lì)磁線圈的磁場分析和信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。
  l、在非均勻磁場電磁流量傳感器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)上，針對工業(yè)電磁流量傳感器采用的矩形鞍狀勵(lì)磁線圈來設(shè)計(jì)非均勻勵(lì)磁磁場。
  2、以矩形平面勵(lì)磁線圈磁場分布解析算法為基礎(chǔ)，提出了計(jì)算矩形鞍狀勵(lì)磁線圈在測量管內(nèi)的磁場分布的一種折線近似算法；最后通過實(shí)驗(yàn)證明，這種折線近似法是一種簡單可行的算法。
  3、根據(jù)上述算法對不同形狀和不同尺寸的電磁流量傳感器勵(lì)磁線圈的磁場性能進(jìn)行比較和分析優(yōu)化，求得性能的勵(lì)磁線圈的尺寸和形狀。
  4、針對智能電磁流量計(jì)信號(hào)的特點(diǎn)，和基線控制的反饋式信號(hào)處理方法以往實(shí)現(xiàn)中的問題，提出基線控制法新的實(shí)現(xiàn)方法。
  5、采用高度集成的片上系統(tǒng)混合信號(hào)單片機(jī)C805lF060，設(shè)計(jì)信號(hào)處理系統(tǒng)的硬件測量電路。通過DAC的定時(shí)反饋來消除零點(diǎn)漂移，實(shí)現(xiàn)電磁流量計(jì)微弱信號(hào)的高倍放大。
  6、設(shè)計(jì)軟件測量時(shí)序，通過軟硬件聯(lián)調(diào)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，本文設(shè)計(jì)的電磁流量計(jì)信號(hào)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和重復(fù)性都具有很好的應(yīng)用前景。當(dāng)然，由于水平和時(shí)間的限制，本文的研究還僅僅是在電磁流量計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究方面地邁出了一小步，很多工作還應(yīng)該更加細(xì)致和完善，對一些相關(guān)的問題還有待進(jìn)一步的研究和解決。
   為此，本課題下一步的研究內(nèi)容和方向可以主要從以下幾個(gè)方面考慮。
  l、對傳感器勵(lì)磁線圈的磁場分布算法進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，提高磁場分布的模擬精度和應(yīng)用范圍，可以考慮實(shí)現(xiàn)軟件化，即輸入勵(lì)磁線圈的類型和參數(shù)，即可自動(dòng)生成其磁場分布的模擬圖。
  2、本文提出折線近似法是基于解析算法利用Matlab作的近似計(jì)算，也可以采用有限元方法進(jìn)行模擬，并比較兩種方法的仿真性能優(yōu)劣。
  3、本文對于磁場性能的比較分析范圍較小，可以進(jìn)一步擴(kuò)充，增加勵(lì)磁線圈不同的形狀以及比較的參數(shù)類型，可以得到更優(yōu)化的磁場性能。
  4、在當(dāng)前設(shè)計(jì)中，CPU供電電壓選用的oV-3．3V，所以硬件設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)到比較繁復(fù)的模擬信號(hào)區(qū)間映射計(jì)算；在下一步研究中，可以考慮用．1．65V．1．65V 給CPU供電，可以免去區(qū)間映射的步驟，但是要考慮其他會(huì)引入的問題。
  5、系統(tǒng)的抗干擾性能有待提高，進(jìn)一步設(shè)計(jì)時(shí)需要加強(qiáng)電磁屏蔽以及PCB 排版布線中的抗干擾措施，把外界對信號(hào)的干擾降到更低。
  6、測量結(jié)果的穩(wěn)定性和重復(fù)性還有待深入分析，繼續(xù)用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證定性測量和定量測量結(jié)果，并對測量的精確性進(jìn)行驗(yàn)證，對儀表進(jìn)行標(biāo)定，爭取實(shí)現(xiàn)儀表的產(chǎn)品化。
  衷心希望本文研究的方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果能對那些致力于電磁流量計(jì)的同行及研究、使用人員有所幫助，提供一點(diǎn)有價(jià)值的參考信息，那也算是對課題組前期工作的一點(diǎn)肯定和認(rèn)可。
   參考文獻(xiàn)【l】蘇彥勛，李金海．流量計(jì)量的意義．http：價(jià)m吼senSorok．con仇ecll／liIll【14．htrIl 【2】蔡武昌．關(guān)于流量儀表市場情況的四則報(bào)導(dǎo)[J】．中國流量網(wǎng)技術(shù)論文，2006．2 [3】Shercl洫J．A．11he 111∞ry of E1ec們-magnetic Flow Me踟啪ent．C鋤晰dge UIliVerSity Pr船s[M】，1 962． 【4】蔡武昌．電磁流量計(jì)的現(xiàn)狀和進(jìn)展．世界儀器與自動(dòng)化，1998，第二卷，第四期． [5]曾為民，李斌．電磁流量計(jì)綜述．上海大學(xué)學(xué)報(bào)，1997增刊，pp．267．270 [6】蔡武昌，馬中元，瞿國芳，王松良．電磁流量計(jì)．中國石化出版社，2004．3． [7】管軍．基于相關(guān)檢測原理的電磁流量計(jì)的研究．浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2003．3． [8】Thom硒Budmig釕．111s饑11nelltation鋤pli6er an．肌gem∞ts of el。c仃oma印舐c flowmeters[P】．Int．CL6 G01F l／60．US Pat鉍t No．5，907，103．1999．5．25． [9】Hirosbi oka|liwa．E1ec們m4印etic flow-meter【P】．Int．CL5 G01F 1／60，US Pat咖N0．5，3 1 7，926．1 994．6．7． 【lO】億Ik嬲lli HiguClli．E1ectromagnetic jflow—metcr[P】．hlt．CL6 GOlF 1／60，US Patem No．5，487，3lO．1996．1．30． 【11】李斌．反饋式信號(hào)放大處理方法[P】．中國(發(fā)明)，99113868．6． [1 2】’I’utoma Mo出zul(i．Metllod觚d印p挑for mal(ing comp哪ation for dc o凰et volt蜀lge g鋤嘲ed i11鋤pli劬ng circuit in elec昀m(xù)agn鰣c nowmeter[P】．hn．CL4 G01F 1／60，US PatI觚t No．4，856，345．1989．8．15． [13】阮斌．微機(jī)化測控開發(fā)系統(tǒng)研制以及平衡式控制方法研究[D】．學(xué)士學(xué)位論文，上海大學(xué)自動(dòng)化系，1992． [14】ToyonlIIli ToIIli饑El蜘agn以c flow．metcr【P】．hn．CL6 G01F 1／60，US Patent N0．5，844，143．1998．12．1． 【l 5】I獅li出融1．Elec昀m(xù)a薩etic flowm曲啞P】．ht．CL7 GO1 F1／|Do’US P緋斌卜『0． 6，256，59081．2001．7．3． 【1 6】Ray Keech．E1ec喲magn舐c nowm劬er d麗Ving power舶m si印all堍loop 刪[P】．Int．CL5 G01Fl／60，US Patent No．6，269，70l，2001．8．7．上海大學(xué)碩士學(xué)位論文【17】Christoph盱R．Brown．Ma印砸c flow—meter誚tll improved黜啪cy[P】．hn． CL6 G0lFl／58，US Patent No．5，544，532．1996．8．13． 【18】小林保．電磁流量計(jì)[P】．中國(發(fā)明)，87101677．X． 【19】唐懋官，彭端．雙頻智能電磁流量計(jì)的研究[J】．武漢水利電力大學(xué)學(xué)報(bào)， 1998．4(2) [20】I咖r0 Wada．Ele咖ma盟舐c nowmeter utilizing m唧撕c fields of a plural時(shí)offhequencies[P】．Int．CL5 130lF 1／58，US Patent NO．5，090，250．1992．2．25． [2 l】Toyo缸lli T0mi饑El咖刪ic now-me衙ａnd m劬od for elec仃oma印et —tically measumg now rate[D]．h．CL6 G01F I／00，US Pat饑t No．5，443，552． 1 995．8．22． [22】Y出o Sai．Ele咖magnetic nowmeter[D】．Int．CL6 G01F 1佻Us Pat饑t№． 5，880，376．1 999．5．9． 【23】Fra皿MesCh．Method f．0r elec缸Dma黟晚c now m翩飄1r鋤ent雛d a c∞嘲． 1ponding flowmeter【P】．Int．C”G01F 1／58，US Patent No．6，094，992．2000．8．1． 【24】李斌．一種集成式漿體濃度流量傳感器[J】．中國(實(shí)用新型)， 022l 7816．3． 【25】王竹溪．電磁流量計(jì)理論中的幾個(gè)問題【Z】．流量測量技術(shù)，開封儀表廠， 1976年1月，1977年6月． [26】黃寶森等．電磁流量計(jì)．北京：原子能出版社，1981 【27】魯崇恭，馬中元等．帶微機(jī)電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器的研究．計(jì)量學(xué)報(bào)，1992年1 月，pp．52-58 【28】陳延相，邰亞傳，薛迪熙等．幾種非均勻磁場型電磁流量計(jì)勵(lì)磁線圈尺寸的確定[J】．上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1982，38(1)：83．94． 【29】曹昌祺．電動(dòng)力學(xué)【M】．人民教育出版社，1978年3月． 【3ID】【日】川田語郎，小宮勤一．流量測量手冊．北京：中國計(jì)量出版社，1982，192～ 2lO 【3l】李斌，田才忠．開封電磁流量計(jì)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與零點(diǎn)穩(wěn)定性．自動(dòng)化儀表，199l，12 (4)：17～22 【32】H唧L，Stallda?son ML．ElecI姍agnet ic flowmeta·一A stalce of tlle art上海大學(xué)碩士學(xué)位論文review．P加c c!，鋤招朋口痂I刀口，CD，咖，．明∞D以彳西竹以c囂砌F，Dw肘a船“心me塒死幽nfg甜釕，En西and，9—11 S印．1981，319～340 【33】李斌，包海燕．電磁流量計(jì)的信號(hào)處理方法探討[J】．上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 1998，20(2)， 147．151 【34】Silicon Labo咖．C8051F060／1／2／3／釧5／6／7混合信號(hào)ISP FLASH微控制器數(shù)據(jù)手冊[DB】．2004．12 【35】劉立新，李春龍，楊梅．基于新型高速高集成度單片機(jī)的智能功率柜[M]． 國外電子元器件，2003．1l [36]李小京．電磁流量計(jì)放大濾波電路的設(shè)計(jì)【J]-化工自動(dòng)化及儀表．2000， 27(2)：50一52 [37]Clll SeIlliconductI隴MC3320 D粕heets[DB】．2006．1 O 【38】林敏等．計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2005 6l擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、V型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)，更多信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：