[發明專利]一種基于微分干擾補償的瞬態電磁流量變送器

有效

• 申請號: 201810391176.2
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108593022B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 徐科軍;王剛;吳建平;鄒明偉;許偉;石磊;汪春暢;康一波;于新龍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: G01F1/58
• 分類號: G01F1/58
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 彭超

1.一種基于微分干擾補償的瞬態電磁流量變送器，針對電磁流量計的瞬態測量過程，通過分析動態變化的信號電壓和勵磁電流，提出微分干擾補償的處理方法，確定信號電壓在微分干擾補償后除以勵磁電流的結果與流量之間的關系，采集電壓和電流數據進行離線驗證；然后，以DSP為核心，研制基于微分干擾補償的瞬態電磁流量變送器，實時實現瞬態測量方法；基于微分干擾補償的瞬態測量系統包括勵磁驅動模塊、信號調理采集模塊、人機接口模塊、存儲模塊、輸出模塊、通訊模塊以及軟件處理模塊，其特征在于：勵磁驅動模塊通過DSP的片上外設ePWM產生勵磁時序控制勵磁電路中H橋的通斷，進而控制勵磁線圈的勵磁，產生感應磁場；管道內導電液體流經線圈中勵磁電流感應產生的磁場時，在傳感器電極上產生信號電壓；信號電壓經過差分放大、偏置調整以及濾波后與利用檢流電路測量的勵磁電流被兩個相同型號的模數轉換器ADC1和ADC2同步采樣，經過這兩個模數轉換器采樣后，電壓和電流從模擬量轉換為數字量；然后，通過DSP的兩個多通道緩沖串口送入DSP中；在DSP中，半周期采樣結束后判斷信號電壓是否超限；若超限，則通過數模轉換器DAC和偏置調整電路進行偏置調整；然后，采用梳狀帶通濾波器對信號電壓進行數字濾波，再利用同步采集的勵磁電流和求得的微分干擾系數計算微分干擾，電壓在微分干擾補償后除以電流；最后計算得到瞬時流量和累積流量，并將流量及相關信息通過液晶實時刷新顯示。

2.如權利要求1所述的一種基于微分干擾補償的瞬態電磁流量計，其特征在于：針對瞬態過程中信號電壓同時受到流量和時間影響的問題，通過分析瞬態過程中信號電壓的兩個組成部分，提出微分干擾補償方法，即先利用離線數據求出微分干擾系數，再根據得到的系數在瞬態測量時計算微分干擾，對信號電壓實時補償；確定了信號電壓在微分干擾補償后除以電流的結果與流量之間的關系；然后，以TMS320F28335型號的DSP芯片為核心，研制基于DSP的硬件系統；編寫DSP軟件，實時實現提出的測量方法。

3.如權利要求1所述的一種基于微分干擾補償的瞬態電磁流量變送器，其特征在于：系統在勵磁電流還未進入穩態時就已經停止勵磁，減少了勵磁時間，極大地降低了勵磁功耗；由于勵磁電流不需要進入穩態，因而在硬件設計中去掉了恒流源電路，也降低了勵磁功耗。

4.如權利要求1所述的一種基于微分干擾補償的瞬態電磁流量變送器，其特征在于：算法中實時實現了微分干擾補償方法；先是利用梳狀帶通濾波器對采樣得到的信號電壓進行數字濾波；再對同步采集的勵磁電流求導數，并根據電流的導數和離線求得的微分干擾系數計算微分干擾；然后，對信號電壓進行微分干擾補償，補償后的電壓再除以電流，并進行半周期解調；最后，對解調結果求均值作為處理結果參與到流量的計算。

5.如權利要求1所述的一種基于微分干擾補償的瞬態電磁流量變送器，其特征在于：為了準確地測得動態過程中的信號電壓和勵磁電流，在硬件設計時采用兩片24位ADC分別采集電壓和電流信號；為了準確地對信號電壓進行微分干擾補償，在軟件中將兩片24位ADC配置為同步采樣模式。