DSP系统在科氏质量流量计中的应用
发布：2019-07-22 09:34:57人气：1810
科里奥利质量流量计(简称为科氏质量流量计,即CMF)由传感器和二次仪表组成。其中传感器敏感被测质量流量输出与流量相关的振动信号;二次仪表根据传感器输出的振动信号确定被测流体的质量流量和密度。相对于其他质量流量测量方式或通过测量体积流量和密度来间接测量流体质量流量的方法,其具有许多突出优点:①测量范围大、精度高,一般CMF产品的量程比为10~100,典型流量测量精度为±0.2%R±零点稳定度,高者可达±0.1%R±零点稳定度,重复性一般为±(0.05%-0.1%);②测量管内无零部件,稳定性好,不会因管内零部件的磨损而降低测量精度,且可测量高粘度流体、含固体颗粒的流体;③对流场不敏感,对被测流体的温度、压力粘度等参数不敏感受流场和流体参数的影响小;④是一种多功能的测量仪表可同时测量流体密度两种液体组成的混合流体的比例等。
但由于其工作机理和传统信号处理方式的限制,目前此类流量计在现场应用中存在种种实际问题:①对环境噪声敏感,安装在现场的质量流量计会受到各种振动噪声的影响,传统利用模拟电路检测两路信号相位差的方法在实际应用中不能很好抑制这些噪声影响。②现场流体情况复杂现有的流量计不能很好地对流体状态加以诊断。③信号处理大多采用模拟电路将两路正弦信号的相位差转变为相应的电压信号,由积分式AD实现信号的数字化转换,并由单片机对质量流量进行解算的原理。模拟电路稳定性较差,积分式AD采样速度低等,因此在使用中存在着零点稳定性差响应时间长,运算精度低等缺点。
本文介绍的是一种全新的以数字信号处理器(以下简称DSP)TMS320vc33为核心、高速高精度并行MD为手段的高速信号处理系统,实时处理流量计中两个敏感元件输出的两路信号,辅以现代信号处理算法,准确计算两路信号的频率和相位差,从而得到被测流体的质量流量和密度等信息。而且利用DSP的强大运算能力辅以人工智能算法对流量计实时进行检测和故障诊断提高了科氏质量流量计的使用可靠性和精度。
将DSP和现代信号处理技术应用于科里奥利质量流量计中,充分利用了DSP强大的运算能力,实现了信号的带通滤波、频率、相位差及累积量的计算,并在测量精度和实时性方面超过以往的模拟系统。而且数字系统可以很好地抑制使用现场存在的流体、管道振动和其他各种干扰对测量精度的影响。