一种高精度科氏流量计数模混合驱动系统的研究与设计

发布时间：2021-07-09 19:43

　　驱动系统是科氏流量计的关键组成部分。模拟驱动系统可以实现频率无偏跟踪,但不易控制,起振时间也比较长,在复杂的情况下还容易停振。数字驱动系统虽然控制灵活,起振快,但频率跟踪精度会受到一定限制。为解决上述问题,本团队经过充分理论分析、模拟仿真、精心设计出了一种高精度的科氏流量计数模混合驱动系统。经多次反复试验、验证,证明该系统具有模拟驱动系统和数字驱动系统的主要优点,跟踪精度和测量精度都得到了很大提高,达到了预期设计目标,同时该系统适应性更强,易于推广应用。 

【文章来源】：中国仪器仪表. 2020,(04)

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

自激振荡系统原理图

利用模拟驱动电路频率无偏跟踪特性，结合数字驱动电路控制灵活的特点，设计了数模混合驱动系统。系统实现框图如图2所示。图2中信号调理电路主要是将系统中的传感器信号匹配接入，经放大滤波后引入ADC，用于信号采集。对采集到的信号进行解算，采用非线性幅值控制方法获得驱动信号的幅值控制增益参数，该参数输入到乘法数模转换器（MDAC）的数字控制端。另一路调理后的信号经过相位补偿，送入乘法数模转换器的信号输入端。MDAC的输出端信号送到信号转换电路，进行平衡转换。转换后的信号再经差分功率放大器输出。

软件方面，采用变比例的非线性幅值控制办法。当速度信号幅值小于一定数值时，通过增大PI控制器的比例系数，可以提高驱动增益，驱动电流以及速度信号的幅值。当速度信号幅值大于一定数值时，通过减小PI控制器的比例系数，可以降低驱动增益，驱动电流以及速度信号的幅值。将激振系统输出的速度信号V(t）与驱动增益K0(T）相乘，为激振信号提供驱动信号。为得到零稳态误差，控制器C(S）采用PI（比例积分）控制器。a0和a(t）分别是给定信号幅值和速度信号幅值取自然对数后的值。非线性幅值控制控制方法的框图如图3所示。二次表采用模块化设计思想，将系统按照功能模块进行设计，便于调试及生产。二次表主要由电源模块、模拟模块、数字模块以及显示模块组成。最终成型的二次表实物，如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]科氏质量流量计差分驱动方式研究与实验[J]. 方正余,徐科军,张建国,刘铮,刘文,乐静.  电子测量与仪器学报. 2017(12)
[2]科氏质量流量管非线性幅值控制方法研究[J]. 李祥刚,徐科军.  电子测量与仪器学报. 2009(06)
[3]科氏质量流量计模拟驱动方法研究[J]. 徐科军,徐文福.  计量学报. 2005(02)



本文编号：3274373