科氏质量流量计中全数字驱动技术

发布时间：2021-06-14 05:38

　　针对全数字驱动技术流量管难以启振的问题,综述了模拟转数字启振、随机波启振、正弦波启振、扫频方波启振、正负阶跃交替启振等5种启振方法;针对驱动信号幅值、频率、相位难以调节的问题,提出了解决方法;针对全数字驱动技术的实现平台,综述了2种解决方案:基于DSP的单核全数字驱动和基于DSP+FPGA的双核全数字驱动。其中,基于DSP的单核全数字驱动成本低,易于推广;基于DSP+FPGA的双核全数字驱动精度更高。 

【文章来源】：计量学报. 2020,41(11)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

阻尼比变化趋势

文献[14]提出了一种模拟转数字启振的方法，其硬件框图如图2所示。DSP控制驱动选择电路选择模拟驱动或是全数字驱动。启振时，DSP选择模拟驱动电路，采用噪声启振。当流量管振动信号幅值达到设定值时，DSP选择全数字驱动电路，完成启振。模拟转数字启振采用模拟驱动启振，启振后使用数字驱动计算流量，避开了数字驱动启振难的问题。但是，本质上还是模拟驱动启振，启振时间长，不利于提升数字驱动的启振性能，且要在一套系统中实现模拟与数字两种驱动技术，性价比低。

文献[15]提出了一种随机波启振的方法，其启振操作流程图如图3所示。先用一个由随机数序列组成的波形激励流量管，频率在一定频带宽度内随机。激励一段时间后，流量管已经振动，但并未处于最佳振动状态。此时，停止激励流量管，让流量管处于自由衰减状态。由于流量管的频率特性相当于一个带通滤波，流量管固有频率处的波形衰减较慢，其他频率的波形衰减较快。经过一段时间后，只有流量管固有频率处的波形。用数字处理方法解析波形的频率，即可得到流量管的固有频率;再以该频率的正弦波激励流量管，完成启振。随机波启振采用随机波作为自激信号，其工作原理与模拟驱动相似，将随机波作为噪声信号启振。因此，启振时间较长，不利于提升数字驱动的启振性能，同时，它还要求随机波的频带宽度较宽且必须包含流量管固有频率。

【参考文献】：
期刊论文
[1]科氏流量计幅值控制中两类关键参数的确定[J]. 刘文,徐科军,乐静,方正余,张建国,徐浩然,张伦.  电子测量与仪器学报. 2018(10)
[2]科氏流量计气-液两相流的数值模拟[J]. 马亚朋,石础,罗宇,杉时夫,逄强,商琦翼.  计量学报. 2018(05)
[3]用于振幅控制的科氏流量管模型的实验识别[J]. 刘文,徐科军,方正余,张建国,乐静,徐浩然,张伦.  电子测量与仪器学报. 2018(06)
[4]数字驱动技术在科氏质量流量计中的应用[J]. 梁平,岳峥,刘晨曦.  自动化技术与应用. 2018(01)
[5]数字信号处理技术在科氏质量流量计中的应用[J]. 张建国,徐科军,方正余,乐静,刘文.  仪器仪表学报. 2017(09)
[6]基于希尔伯特变换的科氏质量流量计信号处理方法研究与实现[J]. 张建国,徐科军,董帅,刘铮,侯其立.  计量学报. 2017(03)
[7]科氏流量计数字驱动系统设计[J]. 陈宝欣,涂亚庆,杨辉跃,王刚.  后勤工程学院学报. 2016(03)
[8]变传感器设定值的科氏质量流量管控制方法[J]. 陶波波,徐科军,侯其立,石岩,董帅.  仪器仪表学报. 2015(03)
[9]基于多次互相关的非整周期信号相位差测量算法[J]. 涂亚庆,沈廷鳌,李明,张海涛.  仪器仪表学报. 2014(07)
[10]适用于频繁启停流量测量的科氏质量流量计信号处理方法[J]. 刘翠,徐科军,侯其立,熊文军,方敏.  计量学报. 2014 (03)



本文编号：3229177