基于DSP的高頻勵磁電磁流量變送器硬件研制.pdf

1、電磁流量計基于電磁感應(yīng)原理進行工作,常用于水流量和漿液流量的測量。采用低頻方波的勵磁方式來測量水流量時,傳感器的輸出信號穩(wěn)定,變送器測量精度高。但是,當測量漿液流量時,國內(nèi)仍存在以下問題:
　　(1)漿液中的固體顆粒劃過傳感器電極時,電極表面的極化電壓發(fā)生突變,從而導(dǎo)致傳感器的輸出信號波動較大。分析漿液噪聲特點,得知該噪聲的幅值頻率特性符合1/f噪聲的特性,即傳感的輸出信號頻率越低,漿液噪聲的影響越大。因此,可通過提高勵磁頻率來降

2、低漿液噪聲干擾,但是目前國內(nèi)勵磁技術(shù),勵磁頻率仍然較低,無法克服漿液噪聲干擾。
　　(2)電磁流量計傳感器的輸出信號,本身幅值非常微弱,且由于管道內(nèi)測量介質(zhì)的導(dǎo)電率一般較低,輸出阻抗很高,在測量漿液流量時,導(dǎo)電率較之于純水更低,因此信號獲取較難。目前,國內(nèi)電磁流量計的信號調(diào)理模塊的信號獲取能力較差,調(diào)理采集精度不高,無法滿足準確測量漿液流量的要求。
　　(3)不同于水流量,針對漿液流量的處理算法,數(shù)據(jù)量更大,程序更為復(fù)雜,這

3、就要求數(shù)字信號處理模塊要有足夠快的運算速度。而國內(nèi)生產(chǎn)的電磁流量計,仍大多采用運算速度較慢的單片機進行處理,無法滿足漿液信號的高速運算需要。
　　針對國內(nèi)漿液測量中存在的問題,本文研制基于DSP的高頻勵磁電磁流量變送器硬件。
　　(1)研制高頻勵磁模塊。通過采用高低壓切換勵磁的方式,引入電流旁路電路,來改進電磁流量變送器的勵磁電路,以加快方波勵磁時勵磁電流進入穩(wěn)態(tài)的時間,從而進一步提高勵磁頻率,以降低漿液噪聲干擾。同時,為了

4、提高勵磁模塊的能量利用率,設(shè)計能量回饋電路,降低勵磁模塊的發(fā)熱,改善了系統(tǒng)性能。
　　(2)研制信號調(diào)理采集模塊。根據(jù)傳感器輸出信號的特點,設(shè)計具有高輸入阻抗的前置差分放大電路,保證漿液測量時,模塊能夠很好地獲取并放大傳感器的輸出信號。為了去除噪聲,采用具有多反饋結(jié)構(gòu)的4階巴特沃斯低通濾波電路進行濾波。為了保證獲取信號的精度,采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器,對調(diào)理過后的信號進行采樣。
　　(3)研制數(shù)字信號處理與控制模塊。為了能夠滿