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论偏置电磁流量计数字信号处理软件系统和实现学术

收藏本文 2024-01-07 点赞:12660 浏览:48550 作者:网友投稿原创标记本站原创

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,还可运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。由此,国外产品占据国内很大的市场份额。国内电磁流量计均是利用低频矩形波励磁方式,采取MCU配合低通滤波等常规处理策略处理传感器输出信号,限制了测量精度的进一步提升。为了克服上面陈述的局限,本论文将数字信号处理策略运用于电磁流量计的传感器输出信号处理,并研制了基于DSP芯片的转换器系统软件。根据传感器输出信号的频谱特点,提出采取梳状带通滤波来抑制信号中的噪声干扰,以提升对水流量的测量精度。对算法进行了仿真浅析,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采样饱和的不足,给出了实时调节偏置量的处理策略,同时在调节偏置后对梳状带通滤波算法做特殊处理,避开了偏置调节对算法的影响。采取基于附加激励的空管侦测策略,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不足。在课题组设计的基于TI TMS320F28335的电磁流量计数字信号处理硬件系统上研制了转换器系统软件,实时实现所探讨的信号处理策略。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,本论文所探讨的梳状带通滤波算法已在合作企业的产品中得到了运用,取得了较好的效果。关键词:电磁流量计论文梳状带通滤波论文偏置量调整论文空管侦测论文TMS320F28335论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-8

    致谢8-14

    第一章 绪论14-19

    1.1 电磁流量计概述14-15

    1.2 电磁流量计特点15-16

    1.3 国内外探讨近况16-18

    1.4 论文主要探讨内容18-19

    第二章 水流量信号处理策略19-42

    2.1 电极输出信号的组成19-22

    2.1.1 流速信号19-20

    2.1.2 微分干扰20-21

    2.1.3 同相干扰21

    2.1.4 串模和共模干扰21-22

    2.2 不同励磁方式速信号特点22-26

    2.2.1 单频矩形波励磁22-24

    2.2.2 三值矩形波励磁24-25

    2.2.3 双频励磁25-26

    2.3 梳状带通滤波器26-33

    2.3.1 算法原理26

    2.3.2 滤波器特性26-29

    2.3.2.1 带宽选择27-28

    2.3.2.2 滤波器响应时间28-29

    2.3.3 MATLAB 仿真29-32

    2.3.4 算法实时实现32-33

    2.4 励磁电流处理策略33-34

    2.5 传感器输出信号偏置调节处理策略34-38

    2.6 空管侦测处理策略38-41

    2.7 本章小结41-42

    第三章 信号处理系统硬件介绍42-46

    3.1 DSP 芯片介绍42-43

    3.2 系统主要模块介绍43-44

    3.2.1 励磁驱动制约模块43

    3.2.2 信号调理采集模块43-44

    3.2.3 数字信号处理模块44

    3.3 系统工作历程44-46

    第四章 软件系统设计与开发46-75

    4.1 需求浅析46

    4.1.1 系统的功能要求46

    4.1.2 系统的性能要求46

    4.2 系统软件设计46-74

    4.2.1 概要设计46-48

    4.2.2 详细设计48-74

    4.2.2.1 系统功能概述与 DSP 资源分配49-51

    4.2.2.2 软件总体框图51-52

    4.2.2.3 主监控程序52-53

    4.2.2.4 初始化模块53-57

    4.2.2.5 励磁驱动制约和空管侦测脉冲模块57-61

    4.2.2.6 信号调理采集模块61-63

    4.2.2.7 系统算法模块63-68

    4.2.2.8 FRAM 和掉电保护68-69

    4.2.2.9 输出模块69-71

    4.2.2.10 通讯与人机接口71-73

    4.2.2.11 看门狗模块73-74

    4.3 本章小结74-75

    第五章 系统测试及标定实验75-81

    5.1 系统算法测试75-76

    5.1.1 构造标准信号测试75

    5.1.2 构造含噪声信号测试75-76

    5.2 ADC 有效位数测试76-77

    5.3 调理电路精度及重复性测试77-79

    5.4 水流量标定实验79-81

    第六章 总结与展望81-83

    6.1 总结81

    6.2 展望81-83

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