科里奧利質量流量計的數(shù)字信號處理和驅動技術

目錄
前言
第1章 科氏質量流量計概述 1
1.1 結構組成與分類 1
1.2 工作原理 4
1.2.1 科里奧利力的原理 4
1.2.2 測量質量流量的原理 6
1.2.3 測量密度的原理 9
1.3 特點和應用 9
1.4 面臨的問題 11
參考文獻 12
第2章 科氏質量流量計信號模型 14
2.1 單相流信號模型 14
2.1.1 隨機游動模型 15
2.1.2 模型改進 15
2.1.3 模型再改進 17
2.2 批料流信號模型 19
2.2.1 突變信號模型 19
2.2.2 信號模型改進 21
2.3 加氣機加氣過程信號模型 24
2.3.1 實驗 25
2.3.2 建模 26
2.4 尿素機加注過程信號模型 28
2.4.1 加注過程 28
2.4.2 信號建模 29
2.5 氣液兩相流實驗 30
2.5.1 實驗裝置設計 31
2.5.2 氣液兩相流實驗方案 37
2.5.3 氣液兩相流實驗結果 38
2.6 氣液兩相流信號模型 40
2.6.1 流量信號建模過程 40
2.6.2 模型驗證 46
2.6.3 模型分析 48
參考文獻 51
第3章 單相流數(shù)字信號處理方法 53
3.1 數(shù)字信號處理方法綜述 53
3.1.1 頻域信號處理方法 53
3.1.2 時域信號處理方法 57
3.1.3 不同方法比較 62
3.2 基于DTFT的信號處理方法 63
3.2.1 帶通濾波器 63
3.2.2 格型自適應譜線增強器 64
3.2.3 計及負頻率影響的 DTFT 算法 66
3.2.4 方法仿真結果 68
3.3 基于過零檢測的信號處理方法 70
3.3.1 方法仿真驗證 70
3.3.2 方法改進 71
3.3.3 方法改進后仿真驗證 75
參考文獻 77
第4章 科氏質量流量計模擬驅動技術 79
4.1 自激振蕩系統(tǒng)原理 79
4.2 驅動信號的選擇 81
4.3 常規(guī)模擬驅動技術 83
4.3.1 組成框圖 83
4.3.2 起振原理 85
4.3.3 起振性能測試 85
4.4 變送器的匹配 86
4.4.1 穩(wěn)態(tài)幅值方程及其圖解分析方法 86
4.4.2 一次儀表與變送器匹配的應用 89
4.5 模擬驅動耐高低溫技術 94
4.5.1 模擬驅動系統(tǒng)溫度測試 94
4.5.2 溫度影響分析 95
4.5.3 電路改進及實驗結果 99
4.6 新型模擬驅動技術 102
4.6.1 單端模擬驅動系統(tǒng) 102
4.6.2 差分模擬驅動系統(tǒng) 104
4.6.3 改進的單端模擬驅動系統(tǒng) 106
4.6.4 改進的差分模擬驅動系統(tǒng) 108
4.6.5 驅動特性對比分析 110
4.6.6 系統(tǒng)實現(xiàn) 111
4.6.7 驅動實驗 112
參考文獻 114
第5章 科氏質量流量計數(shù)字驅動技術 116
5.1 半數(shù)字驅動技術 116
5.1.1 MDAC簡介 116
5.1.2 非線性幅值控制方法 117
5.1.3 半數(shù)字驅動實現(xiàn) 117
5.2 全數(shù)字驅動原理和流程 118
5.3 全數(shù)字驅動的起振方法 119
5.3.1 正負階躍信號起振 120
5.3.2 正弦信號起振 122
5.4 頻率跟蹤 123
5.5 相位跟蹤 124
5.5.1 相位估計 124
5.5.2 相位跟蹤過程 125
5.6 幅值跟蹤 127
5.6.1 幅值檢測 127
5.6.2 幅值控制 127
5.7 起振性能測試 129
5.7.1 正負階躍信號起振 129
5.7.2 正弦信號起振 129
參考文獻 132
第6章 基于 DSP 的變送器 133
6.1 基于TMS320F28335 DSP的硬件研制 133
6.1.1 硬件功能框圖 133
6.1.2 信號調理與采集模塊 134
6.1.3 溫度補償模塊 138
6.1.4 DSP芯片 140
6.1.5 電流輸出和脈沖輸出模塊 141
6.1.6 驅動控制模塊 143
6.1.7 電源管理模塊 144
vi 科里奧利質量流量計的數(shù)字信號處理和驅動技術
6.2 基于DTFT方法的軟件開發(fā) 147
6.2.1 工作過程 147
6.2.2 系統(tǒng)功能概述與DSP資源分配 148
6.2.3 軟件總體框圖 149
6.2.4 主監(jiān)控程序 149
6.2.5 初始化模塊 151
6.2.6 中斷模塊 151
6.2.7 信號采集模塊 153
6.2.8 算法模塊 156
6.2.9 輸出模塊 164
6.3 基于DTFT方法系統(tǒng)的測試 168
6.3.1 標定方法 168
6.3.2 標定步驟 169
6.3.3 零點和儀表系數(shù)校正方法 172
6.3.4 標定結果 173
6.4 過零檢測方法和數(shù)字驅動軟件開發(fā) 175
6.4.1 過零檢測方法實現(xiàn)流程 175
6.4.2 過零檢測方法實現(xiàn)關鍵 176
6.4.3 數(shù)字驅動軟件 178
6.5 實驗測試 180
6.5.1 算法運算時間測試 180
6.5.2 信號發(fā)生器測試 180
6.5.3 水流量標定實驗 181
6.6 兩種實用方法比較 182
6.6.1 運算量和資源占用 183
6.6.2 動態(tài)響應速度 184
6.6.3 配合不同的驅動方法 185
參考文獻 187
第7章 基于FPGA+DSP的變送器 190
7.1 系統(tǒng)方案 190
7.1.1 硬件系統(tǒng)組成 190
7.1.2 工作過程 191
7.2 關鍵技術 192
7.2.1 數(shù)據(jù)采集與通信 192
7.2.2 數(shù)字濾波 193
7.2.3 頻率測量 194
7.2.4 相位跟蹤 196
7.2.5 幅值控制 198
7.3 軟件系統(tǒng) 198
7.4 驗證實驗 199
7.4.1 單相流標定 199
7.4.2 氣液兩相流工況下驅動效果比較 200
參考文獻 204
第8章 批料流測量 205
8.1 適用于快速響應的 DTFT 信號處理方法 205
8.1.1 已有算法誤差分析 205
8.1.2 算法仿真與改進 208
8.1.3 SDTFT算法 211
8.1.4 標定實驗 213
8.2 適用于快速響應的正交解調信號處理方法 215
8.2.1 正交解調算法中的關鍵技術 215
8.2.2 算法實現(xiàn)過程中的優(yōu)化處理 220
8.2.3 測試實驗 220
8.3 加氣機加氣過程信號處理方法 223
8.3.1 DTFT算法分析 223
8.3.2 算法改進與實驗驗證 224
8.3.3 標定實驗 226
8.4 尿素機加注過程信號處理方法 228
8.4.1 兩種算法的比較 229
8.4.2 過零檢測方法的改進 230
8.4.3 測試實驗 232
參考文獻 235
第9章 氣液兩相流測量 237
9.1 驅動技術 237
9.1.1 驅動難點 238
9.1.2 驅動系統(tǒng) 238
9.1.3 變傳感器信號設定值的驅動方法 240
9.2 信號處理技術 247
9.2.1 含氣液體流量下信號處理技術的難點 247
9.2.2 四種信號處理方法 248
9.3 誤差修正技術 250
9.3.1 含氣液體流量下誤差修正技術的難點 250
9.3.2 含氣液體流量測量實驗 251
9.3.3 原始測量誤差原因分析 254
9.3.4 誤差建模與修正概述 255
9.3.5 兩種不同類型的傳感器誤差模型 260
9.3.6 含氣液體流量測量在線修正 262
參考文獻 264