面向两种特殊情况的科氏质量流量计驱动方法和系统

摘要

科氏质量流量计用于流体质量流量的直接测量，测量准确度高，重复性好，而且还能同时实现流体的体积流量、密度、温度等多参数和不同流体状况下的测量，具有广阔的应用前景。本文针对科氏质量流量计在科研实验和实际工业应用中面临的两种特殊情况，即特殊流量管型和特殊测量介质两种情况，研制相应的驱动系统和研究相应的驱动方法，有效地解决了所面临的技术难题。
　　针对微弯或直管式科氏质量流量传感器，输出信号频率高，相位差小的特点，且现有变送器系统无法保证已有算法实时性处理的问题，研制基于TMS320C6726型DSP为核心的高频科氏质量流量计数字驱动系统硬件平台。根据系统功能的需要合理分配资源，利用总线结构克服DSP资源不足;扩展常用电路和外设接口，实现仪表功能;采用数字合成的方式合成驱动信号，保证流量计在批料流/两相流下仍能正常工作。针对带有噪声的1001Hz的信号测量，所研制的数字驱动系统硬件平台具有0.1级的测试精度。水流量标定实验结果表明，匹配艾默生DN25口径的Ω型传感器，在11∶1的量程比内，测量精度优于0.08％，重复性达到0.03％。
　　针对科氏质量流量计应用于工业测量两相流的过程中，所面临的传感器信号波动范围大，流量管无法维持两相流下最佳幅值振动的问题，研究变传感器信号设定值的驱动控制方法。分析影响流量管振动幅值大小和稳定性的因素;提出跟踪传感器信号幅值、变传感器信号设定值的控制方法;进行两种设定值方法的对比实验，并对两相流信号的波动特性进行标准差评估和PDF分析。对比实验表明，在不同含气量和控制及时性的情况下，变传感器设定值的控制方法均具有良好的信号跟踪和幅值控制的性能，流量管振动较平稳，传感器信号幅值波动范围小，极大地减小了两相流测量过程中的波动性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 科氏质量流量计概述

1．1．1 科氏质量流量计的构成

1．1．2 科氏质量流量计的分类与特点

1．1．3 科氏质量流量计的工作原理

1．2 科氏质量流量计研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题来源及本文主要研究内容

第二章 科氏质量流量计驱动与控制

2．1 概述

2．2 传感器数学模型

2．3 驱动系统

2．3．1 驱动电路自激原理

2．3．2 模拟驱动系统

2．3．3 数字驱动系统

2．4 本章小结

第三章 高频科氏质量流量计数字驱动系统硬件研制

3．1 概述

3．2 硬件系统组成

3．2．1 DSP选型

3．2．2 硬件功能框图

3．2．3 DSP资源分配

3．2．4 外扩存储电路

3．2．5 信号调理与转换电路

3．2．6 数字驱动电路

3．2．7 温度补偿电路

3．2．8 脉冲输出电路

3．2．9 人机交互电路

3．2．10 电源管理

3．3 系统测试

3．3．1 ADC有效位实测

3．3．2 算法执行时间测试

3．3．3 系统零点测试

3．3．4 电信号测试

3．3．5 水流量标定

3．4 本章小结

第四章 两相流科氏质量流量计驱动方法研究

4．1 概述

4．2 影响流量管振动幅值的因素

4．2．1 驱动能量

4．2．2 控制及时性

4．2．3 流量管幅值控制

4．3 系统实现

4．4 对比实验

4．4．1 不同含气量

4．4．2 不同控制及时性

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

附录