基于DSP的浆液型电磁流量计的研制
基于DSP的高精度超声波液位测量系统设计
基于DSP的高精度超声波液位测量系统设计贾伟【摘要】随着工业的迅猛发展，自动化测量仪器成为工业生产过程中不可或缺的有力工具。
在钻井过程中泥浆的漏失对工程进度、成本控制和地下环境都有很大影响，所以如何迅速准确的获取泥浆漏失情况，就显得尤为重要。
本文针对泥浆漏失检测，设计了基于DSP的高精度超声波液位测量系统。
%With therapid development of industry,automatic measuring instrument becomes an indispensable tool in the process of industrial production.During the drilling process,the leakage of mud has great influence on the progress of the project,the cost control and the underground environment,so it is very important to obtain the mud leakage.In this paper,a high precision ultrasonic liquid level measurement system based on DSP is designed for the detection of mud leakage.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】2页(P23-24)【关键词】液位测量;超声波;DSP;相关【作者】贾伟【作者单位】西安石油大学电子工程学院，陕西西安，710065【正文语种】中文随着计算机、微电子、传感器等高新技术的应用于研究，近年来的液位测量仪表研制得到了长足的发展，并正朝着无接触、高精度、智能化测量的方向发展。
尤其是非接触式的液位测量技术（包括激光式、雷达式和超声波式等），特别适用于粘度高、腐蚀性强、污染性强、易结晶介质的液面测量，在石油、化工、医药等工业领域有着广泛应用。
基于超声波多普勒法的浆液循环泵管道流量测量系统
本文介绍的浆液循环泵管道流量测量系统是基于超声 波多普勒法的，超声波测量方法有很多，其中多普勒法具备 诸多优点: (1)可以将检测元件置于管壁外而不与被测流体 直接接触，不破坏流体的流场，没有压力损失; (2) 外夹式超 声多普勒流量计的安装、检修均不影响管路系统及设备的正 常运行; (3)超声多普勒流量测量精度受流体温度、压力、粘 度、密度等参数的影设计了一种适用于浆液循 环泵的流量测量装置，包括硬件设计和软件设计，以及实验 环境的搭建。
2.1 硬件设计部分
本文设计的多普勒法流量测量系统以新型 DSC 芯片为 核心，主要负责系统的控制和信号的处理功能。电路分为数 字板和模拟板，硬件框图如图 1 所示。
其中模拟信号发射、接收和处理部分位于模拟板， AD 信
051 言
随着近年来科学技术的发展以及工业节能减排的重视， 火电厂对烟气净化排放的要求也越来越高。火电厂发电时燃 烧煤会排放出大量的二氧化硫山，它是全世界范围内检测 到的对环境影响最严重的大气污染物 [2] 。因此，解决环境问 题刻不容缓。现在火电厂主流的脱硫方法是石灰石/石膏湿 法脱硫，如何提高该系统的效率和降低能耗是节能减排的关 键。现在市面上的流量计多种多样，与各种传统的流量计相 比，超声波流量计具有非接触测量、无流动压损、宽工作范围、 便携性好、适合大管径及大流量测量场合等方面的特点 [3] 。
Abstract : With the increasing proportion of particulate pollutants and gas pollutants in the air, i t has caused more serious air pollution, even the harm of acid rain. The main source of pollutants such as sulfur dioxide in the air is the combustion of sulfur-containing fuels, and the slurry circulating pump in the desulfurization system of thermal power plants is the major energy-consuming unit of the whole system, and the operating electricity cost accounts for more than 60% of the operation cost of desulfurization. This paper presents a flow meter based on ultrasonic wave for measuring fluid flow in slurry circulating pump pipeline. According to the measured flow, the efficiency of the pump can be judged and the inefficient pump can be maintained in time. Keywords : Heat-engine Plant; Slurry circulating pump; Doppler; flow measurement
基于DSP的变速泵供水系统的设计—数据采集及处理部分的开题报告
基于DSP的变速泵供水系统的设计—数据采集及处理部分的开题报告一、课题背景随着现代工业的不断发展，工业生产中对于液体的流量、压力等要求也越来越高，如何解决这些问题也成为了一个亟待解决的问题。
传统的供水系统由于控制方式简单，无法实现对液体流量的有效控制，因此需要针对这一问题进行进一步的优化和改进。
基于DSP的变速泵供水系统的设计是一种针对液体供水系统进行控制的方法，采用了数字信号处理的技术来实现对液体流量的控制。
系统主要包括数据采集和处理部分、控制器、执行机构等组成。
数据采集和处理部分是整个系统的核心，负责采集来自传感器的信号，并对信号进行分析和处理，以确定泵的工作状态，进而对其进行控制。
二、设计目标本设计的主要目标是开发一种基于DSP的变速泵供水系统，实现对液体流量的精确控制。
具体目标如下：1. 实现对来自传感器的数据信号的采集和处理，包括流量、压力等参数的测量及处理；2. 确定控制算法，实现对变频泵的控制；3. 设计图形界面，便于用户进行操作和监测；4. 经过实际测试和仿真验证，掌握系统的性能和稳定性，优化和改进系统。
三、设计内容及技术路线本系统主要包括数据采集和处理部分、控制器、执行机构三大模块。
1. 数据采集和处理部分数据采集和处理部分是整个系统的核心，负责对从传感器上获取的数据进行处理和分析。
本系统采用了数字信号处理的技术，将模拟信号转换为数字信号进行处理，具有较高的精度和可靠性。
2. 控制器控制器主要负责对泵的启动和停止进行控制。
本系统采用的是单片机DSP处理器作为控制器，具有较强的运算能力和响应速度。
3. 执行机构执行机构主要负责对泵进行控制和调节，本系统采用变频控制技术来实现对泵转速的调节，进而实现对液体流量的控制。
技术路线如下：1. 确定系统的硬件平台，并进行相应的硬件选型；2. 设计系统的软件流程，包括数据采集、数据处理、控制算法等；3. 开发系统的控制程序，并进行相关的调试和优化；4. 设计系统的图形界面，便于用户进行操作和监测；5. 将系统进行实际测试，并进行仿真验证，优化和改进系统。
基于DSP的数字式超声波流量计的设计
基于DSP的数字式超声波流量计的设计
易灵芝;王根平
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2005(024)002
【摘要】通过采用对超声波信号波形进行采样及对所采样的数据进行相关信号处理的数字实现方法,克服了以往在设计超声波流量计时对几个关键电平的依赖,在降低电路设计难度的同时,大大增强了对干扰的抑制能力,有效地提高了流量计的测量精度和稳定性.实验证明:该数字式超声波流量计的精度接近0.1 %,性能稳定,有很好的实用前景.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】易灵芝;王根平
【作者单位】湘潭大学,信息工程学院,湖南,湘潭,411105;深圳职业技术学院,机电系,广东,深圳,518055
【正文语种】中文
【中图分类】TP814
【相关文献】
1.基于DSP的时差法气体超声波流量计的设计 [J], 李志军;赵刚;赵连环;王庆山
2.基于DSP的双频超声波流量计硬件电路设计 [J], 王敏;王经宇
3.基于DSP的超声波流量计数据采集系统设计 [J], 刘凯;赵辉;康波
4.基于DSP和FPGA的便携式超声波流量计设计 [J], 石伟舟;李艾华;王小波
5.基于DSP与FPGA的新型超声波流量计的设计 [J], 吴志敏;苏满红;叶玮渊
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基于DSP的噪声流量计的研究
基于DSP的噪声流量计的研究基于DSP的噪声流量计的研究摘要：随着工业和城市化的快速发展，对于精确测量噪声流量的需求越来越迫切。
本文着眼于噪声流量计研究，并提出了一种基于数字信号处理（DSP）的新型噪声流量计。
该流量计采用了先进的DSP技术来实现噪声信号的分析和处理，能够实时、精确地测量噪声流量，并具备一定的抗干扰能力。
通过实验验证，该基于DSP的噪声流量计在噪声流量测量方面取得了良好的效果。
关键词：噪声流量计，DSP，数字信号处理，测量，抗干扰能力1. 引言随着工业生产和城市交通的快速发展，噪声污染问题越来越严重。
为了准确评估和控制噪声污染，需要使用可靠的噪声流量计。
传统的噪声流量计主要依赖于模拟电路来测量噪声信号。
然而，由于模拟电路的复杂性和抗干扰能力的局限性，传统的噪声流量计在噪声信号的测量中存在一定的局限性。
2. 基于DSP的噪声流量计的原理基于DSP的噪声流量计采用了先进的数字信号处理技术。
它将噪声信号转换为数字信号，并使用一系列算法对信号进行分析和处理，从而实现噪声流量的测量。
基于DSP的噪声流量计由采样模块、滤波模块、特征提取模块和测量模块组成。
2.1 采样模块采样模块是基于DSP的噪声流量计的第一步。
它使用模数转换器（ADC）将模拟噪声信号转换为数字信号。
采样频率的选择对于噪声流量计的精度和抗干扰能力至关重要。
2.2 滤波模块噪声信号通常包含很多不同频率的成分。
滤波模块使用一系列数字滤波器对信号进行滤波，去除不相关的频率成分，提取出噪声信号中的有效信息。
常用的滤波方法包括低通滤波、带通滤波等。
2.3 特征提取模块特征提取模块根据噪声信号的特征提取出噪声流量的关键特征参数。
这些特征参数可以包括峰值、频谱能量、波形变化等。
通过提取这些特征参数，可以实现对噪声流量的准确测量。
2.4 测量模块测量模块使用特定的算法对特征参数进行分析和处理，并计算出噪声流量的数值。
常用的算法包括小波变换、自适应滤波等。
基于DSP的浆液型电磁流量计的研制
基于ＤＳＰ的浆液型电磁流量计的研制杨双龙１徐科军１，２梁利平１张然１王刚３１合肥工业大学电气与自动化工程学院 合肥２３０００９２工业自动化安徽省工程技术研究中心 合肥２３０００９３重庆川仪自动化股份有限公司 重庆４０４００１摘要：设计高频方波励磁方案，提出浆液信号处理方法，以ＤＳＰ芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为核心研制浆液型电磁流量计，以解决浆液测量问题。
励磁控制部分采用线性电源搭建恒流源并以高压供电，实现高频方波励磁，并保证信号零点的稳定。
信号调理部分采用差分放大、偏置调整以克服共模干扰和极化漂移。
信号处理部分采用基于统计分析与信号重构的浆液信号处理方法去除浆液干扰，获得稳定的流量输出。
水流量标定和纸浆浆液测量实验结果表明，该浆液型电磁流量计水流量测量精度优于０．５％，浆液测量的稳态波动率小于４％，动态跟随响应时间小于４ｓ，满足实际应用对浆液测量的要求。
电磁流量计；浆液测量；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；高频励磁；信号处理ＴＨ８１４ＡＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＤＳＰ ｂａｓｅｄ ｓｌｕｒｒｙ－ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒＹａｎｇ ＳｈｕａｎｇｌｏｎｇＸｕ ＫｅｊｕｎＬｉａｎｇ ＬｉｐｉｎｇＺｈａｎｇ ＲａｎＷａｎｇ Ｇａｎｇ２０１１－０３－０１“８６３”计划重点项目（ Ｎｏ．２００８ ＡＡ０４２２０７）、重庆市科学技术委员会项目（Ｎｏ． ＣＳＴＣ ２００８ＡＢ２０５９）资助第３ ２卷第９期第３ ２卷第９期第３ ２卷＠＠［１］蔡武昌，马中元，瞿国芳，等．电磁流量计［Ｍ］．北京： 中国石化出版社，２００４：２５－５４．ＣＡＩ Ｗ ＣＨ， ＭＡ ＺＨ Ｙ， ＱＵ Ｇ Ｆ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ［ Ｍ ］． Ｂｅｉｊｉｎｇ： Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｅｓｓ，２００４： ２５－ ５４．＠＠［２］王刚．低频矩形波励磁电磁流量计设计［Ｄ］．重庆： 重庆大学，２００５：４０－５２．ＷＡＮＧ Ｇ． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｃｔａｎｇｌｅ ｗａｖｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ ［ Ｄ ］． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ：Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ２００５： ４０－５２．＠＠［３］郑建英，朱云，曹辉．一体化智能电磁流量计的研制 ［Ｊ］．航空计测技术，２０００，２０（３）：３０－３２．ＺＨＥＮＧ Ｊ Ｙ， ＺＨＵ Ｙ， ＣＡＯ Ｈ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ－ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ［Ｊ］． Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ ＆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，２０（３） ：３０－３２．＠＠［４］张柏林．测量多种参数的智能电磁流量计［Ｐ］．中国，ＣＮ２０１１０７０５８Ｙ， ２００７－１１－２０．ＺＨＡＮＧ Ｂ Ｌ． Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ｆｏｒ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ［ Ｐ ］． ＣｈｉｎａＣＮ２０１１０７０５８Ｙ， ２００７－１１－２０．＠＠［５］ 肖鹏，赵霞．抗干扰技术在智能电磁流量计中的应用 ［Ｊ］．自动化仪表，２００４，２８（４）：９－１１． ＸＩＡＯ Ｐ， ＺＨＡＯ Ｘ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉ－ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｔｅｃｈ ｎｉｑｕｅ ｉｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ［ Ｊ ］． Ｐｒｏｃｅｓｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ２００７，２８（４） ：９－１１．＠＠［ ６ ］ ＴＯＹＯＧＵＭＩ ＴＯＭＩＴＡ， ＴＯＫＹＯ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍ ｅｔｅｒ［ Ｐ］． Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ， ＵＳ４６５８６５３， １９８５－１０－１８．＠＠［ ７ ］ ＩＣＨＩＲＯ ＷＡＤＡ， ＹＯＫＯＨＡＭＡ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅ ｔｅｒ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ［Ｐ］． Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ， ＵＳ５０９０２５０， １９９０－９－７．＠＠［ ８ ］ ＴＯＹＯＦＵＭＩ ＴＯＭＩＴＡ， ＴＯＫＹＯ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅ ｔｅｒ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ［Ｐ］． Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ， ＵＳ５４４３５５２， １９９４－６－２１．＠＠［ ９ ］ ＴＯＹＯＦＵＭＩ ＴＯＭＩＴＡ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗ－ｒａｔｅ ｍｅａｓｕｒ ｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ［ Ｐ］． Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ， ＵＳ６１７３６１６Ｂ１， １９９７－ １０－４．＠＠［１０］小林保，黑森健一，俊藤茂，等．电磁流量计［Ｐ］．中国，ＣＮ８７１０１６７７Ａ， １９８９－９－１４．ＸＩＡＯ Ｌ Ｂ， ＨＥＩ Ｓ Ｊ Ｙ， ＪＵＮ Ｔ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ［Ｐ］． Ｃｈｉｎａ， ＣＮ， ８７１０１６７７Ａ， １９８９－９－１４．＠＠［１１］ 黑森健一，吴凤新型双频励磁式电磁流量计— ＡＤＭＡＧ［Ｊ］．国外计量，１９９０（１）：３７－４１． ＨＥＩ Ｓ Ｊ Ｙ， ＷＵ Ｆ． Ｎｅｗ ｄｕａｌ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｅｌｅｃ ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ－ＡＤＭＡＧ ［ Ｊ ］． Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｍｅａｓｕｒｅ ｍｅｎｔ， １９９０（１） ：３７－４１．＠＠［ １２］ ＩＫＵＨＩＫＯ ＩＳＨＩＫＡＷＡ． Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗ ｍｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｄ ｅｘｃｉｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ［ Ｐ］． Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ， ＵＳ７３１０５８２Ｂ２，２００５－８－１０．＠＠［１３］张然，徐科军，杨双龙，等．基于陷波器组的电磁流 量计信号实时处理方法［Ｊ］．仪器仪表学报，２００９，３０ （增刊６）：３４４－３４７．ＺＨＡＮＧ Ｒ， ＸＵ Ｋ Ｊ， ＹＡＮＧ ＳＨ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｎｏｔｃｈ ｆｉｌｔｅｒｓ ｂａｓｅｄ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ， ２００９， ３０（ｓｕｐｐｌｅ． ６） ：３４４－３４７．＠＠［１４］梁利平，徐科军，朱志海，等．基于小波变换的电磁 流量计信号的去噪研究［Ｊ］．仪器仪表学报，２００９，３０ （增刊６）：３３５－３３８．ＬＩＡＮＧ Ｌ Ｐ， ＸＵ Ｋ Ｊ， ＺＨＵ ＺＨ Ｈ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｄｅ－ｎｏｉｓｉｎｇ ｏｆ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｗａｖｅｌｅｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ［ Ｊ ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ， ２００９， ３０ （ ｓｕｐｐｌｅ． ６） ：３３５－３３８．＠＠［１５］杨双龙，王刚，徐科军，等．基于线性电源的单／双频电 磁流量计励磁控制系统［Ｊ］．电子测量与仪器学报， ２０１０， ２４（２）：１４７－１５２．ＹＡＮＧ ＳＨ Ｌ， ＷＡＮＧ Ｇ， ＸＵ Ｋ Ｊ， ｅｔ ａｌ． Ｌｉｎｅａｒ ｒｅｇｕｌａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｓｉｎｇｌｅ／ｄｕａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ ［ Ｊ ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ， ２０１０， ２４（２） ：１４７－１５２．＠＠［１６］徐科军，杨双龙，王刚，等．基于高低压电源切换的电 磁流量计励磁控制系统［Ｐ］．中国，ＣＮ１０１７２６３３４Ａ， ２００９－１２－２３．ＸＵ Ｋ Ｊ， ＹＡＮＧ ＳＨ Ｌ， ＷＡＮＧ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ［ Ｐ］． Ｃｈｉｎａ， ＣＮ１０１７２６３３４Ａ，２００９－１２－２３． 杨双龙，２００７年于合肥工业大学获得学士学位，２０１０年于合肥工业大学获得硕士学位，现为合肥工业大学电气与自动化工程学院博士研究生，主要研究方向为电气测量技术。
电磁流量传感器浆液流量信号处理方法研究与实现的开题报告
电磁流量传感器浆液流量信号处理方法研究与实现的开题报告题目：电磁流量传感器浆液流量信号处理方法研究与实现一、选题背景浆液作为重要的工程物料，在石油、化工、制药、食品等领域有着广泛的应用。
准确地测量浆液的流量是保证生产过程稳定的关键之一。
而电磁流量传感器因为其无移动部件、测量精度高、无需维护等优点在工业实践中得到了广泛的应用。
但是浆液的流动特性受到颗粒、泡沫、腐蚀等因素的影响，使得浆液流量的测量更加困难。
二、研究目的和内容本次研究的目的是通过对电磁流量传感器浆液流量信号的处理方法进行研究，提出一种可靠、精确的浆液流量测量解决方案。
具体的研究内容包括：1.对浆液流动特性进行分析，了解对电磁流量传感器测量精度的影响；2.分析常用的电磁流量传感器的结构和工作原理，选取适合浆液流量测量的电磁流量传感器；3.针对浆液特性，研究并提出改进的信号处理方法，最终实现浆液流量的精确测量；4.在实验室条件下，对所提出的浆液流量测量解决方案进行验证，评估其测量精度和可靠性。
三、研究意义浆液作为重要的工程物料，在生产过程中需要准确地测量其流量，以保证工艺的稳定性和运行的效率。
因此，研究电磁流量传感器浆液流量信号处理方法，提出一种可靠、精确的浆液流量测量解决方案，具有重要的理论和实际意义，将为相关领域的工程实践提供技术支持和创新思路。
四、研究方法和技术路线本次研究采用文献研究、理论分析和实验验证相结合的方法，具体技术路线如下：1.开展浆液流动特性分析和电磁流量传感器技术研究，选定电磁流量传感器并制备实验样品；2.了解浆液流动特性对电磁流量传感器测量精度的影响，并针对特性进行改进研究；3.设计浆液流量信号处理算法，进行仿真计算和性能分析；4.在实验室条件下，采集电磁流量传感器输出信号，并进行浆液流量计量实验和测试；5.对实验数据进行分析处理，评估浆液流量测量方案的可靠性和精度。
五、预期成果本次研究的预期成果为：1.深入研究浆液流动特性，并提出可靠的浆液流量测量解决方案；2.针对浆液特性，提出改进的信号处理方法，以提高传感器的测量精度；3.在实验室条件下，进行浆液流量测量实验并总结实验结果，验证所提出的解决方案的可行性和精度。
基于DSP的高频励磁电磁流量计设计
基于DSP的高频励磁电磁流量计设计刘林阴; 徐永安【期刊名称】《《仪表技术与传感器》》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】4页(P40-43)【关键词】电磁流量计; DSP; 高频励磁; 励磁频率【作者】刘林阴; 徐永安【作者单位】郑州科技学院电气工程学院河南郑州 450064; 信息工程大学科研部战略研究室河南郑州 450001【正文语种】中文【中图分类】TP2160 引言流量检测在工业生产、废液监测以及管道运输等领域有着广泛的应用，根据测量原理不同，流量计可以大致分为力学、电学、声学、热学、光学等类型，其中电磁流量计是依据电学原理研制而成，电磁流量计与其他流量计相比，具有结构简单、测量精度高、稳定性好等特点[1-2]。
但电磁流量计在测量低流速、低导电率液体时存在精度不高等缺点，为了克服这个缺点，本文研制了一种基于DSP的高频励磁电磁流量计，在励磁方式上选用旁路励磁电路与恒流控制电路相结合的方式，提高了励磁频率以及能量的利用效率。
本文选用高性能DSP TMS320F28335来采集处理传感器输出的信号，显著提高了系统测量时的响应速度，将流量计算结果通过LCD屏的方式实时显示，系统具有体积小、便携式以及测量精度高等优点[3]。
1 高频励磁电磁流量计测量原理电磁流量计根据电磁感应定律的原理来测量导电液体的流量，测量导电液体的传感器中绕有线圈，通过给线圈通电[4]，当液体流过线圈时就会切割磁感线，此时在线圈的两端会产生感应电动势e，根据电磁学中右手法则可得：e=BLv(1)式中：B为传感器线圈产生的磁场强度；L为传感器线圈的长度；v为液体在传感器中流动的速度。
由流量计算公式可得：(2)式中S为传感器管道的截面积。
由式(1)可知，当B和L已知时，只要测得e就可以反推出v；由式(2)可知，当测得v时就能计算出Q。
2 高频励磁电磁流量计硬件设计高频励磁电磁流量计由传感器、高频励磁电路、信号处理电路等组成[5]，其中高频励磁电路决定着传感器磁场的强弱，励磁电路的稳定性以及精确性决定着系统检测的准确性以及稳定性。
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第32卷第9期2011年9月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific InstrumentVol.32No.9Sep．2011收稿日期：2011-03Received Date ：2011-03*基金项目：“863”计划重点项目（No．2008AA042207）、（No．CSTC 2008AB2059）资助基于DSP 的浆液型电磁流量计的研制*杨双龙1，徐科军1，2，梁利平1，张然1，王刚3（1合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009；2工业自动化安徽省工程技术研究中心合肥230009；3重庆川仪自动化股份有限公司重庆404001）摘要：设计高频方波励磁方案，提出浆液信号处理方法，以DSP 芯片TMS320F2812为核心研制浆液型电磁流量计，以解决浆液测量问题。
励磁控制部分采用线性电源搭建恒流源并以高压供电，实现高频方波励磁，并保证信号零点的稳定。
信号调理部分采用差分放大、偏置调整以克服共模干扰和极化漂移。
信号处理部分采用基于统计分析与信号重构的浆液信号处理方法去除浆液干扰，获得稳定的流量输出。
水流量标定和纸浆浆液测量实验结果表明，该浆液型电磁流量计水流量测量精度优于0．5%，浆液测量的稳态波动率小于4%，动态跟随响应时间小于4s ，满足实际应用对浆液测量的要求。
关键词：电磁流量计；浆液测量；TMS320F2812；高频励磁；信号处理中图分类号：TH814文献标识码：A国家标准学科分类代码：470．4017Development of DSP based slurry-type electromagnetic flowmeterYang Shuanglong 1，Xu Kejun 1，2，Liang Liping 1，Zhang Ran 1，Wang Gang 3（1School of Electrical and Automation Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei ，230009，China ；2Engineering Technology Research Center of Industrial Automation ，Anhui Province ，Hefei ，230009，China ；3Chongqing Sichuan Automation Co．Ltd．，Chongqing 404001，China ）Abstract ：Aiming at slurry measurement ，a high-frequency square-wave excitation circuit was designed ，a slurry sig-nal processing method was proposed ，and a slurry-type electromagnetic flowmeter was developed with DSP-chipTMS320F2812．In the excitation control section ，a constant current source is built using linear regulator and powered by high voltage supply to realize the excitation of high-frequency square-wave and ensure the stability of signal zeropoint．In the signal conditioning section ，a differential amplifier and offset adjustment method are adopted to over-come common mode interference and polarization drift．In the signal processing section ，a signal processing method combing statistical analysis and signal reconstruction is put forward to remove the slurry interference and obtain stead-y flow-rate output．The results of water flow calibration and paper slurry measurement experiment show that the meas-urement accuracy of the slurry-type electromagnetic flowmeter is better than 0．5%for water flow ；and the fluctuatingrate is lower than 4%and the dynamic response time is less than 4seconds for slurry flow ，which satisfies the re-quirements of slurry measurement in practical applications．Key words ：electromagnetic flowmeter ；slurry measurement ；TMS320F2812；high-frequency excitation ；signal pro-cessing1引言电磁流量计是一种依据法拉第电磁感应定律来测量导电液体体积流量的仪表［1］。
由于其测量管道内无阻挡体、耐腐蚀性强、可靠性高，且不受流体密度、黏度、温度、压力变化的影响，所以，在石油、化工、冶金、造纸等行业得到较为广泛的应用。
在这些行业中，常常需要测量浆2102仪器仪表学报第32卷液（固-液两相流，如纸浆等）流量。
特别是随着节能减排要求的提高，工业生产中不断出现新的浆液流量测量需求，如用于替代工业锅炉中传统油煤燃料的水煤浆流量的测量。
但是，当前用国产的电磁流量计去测量浆液流量时，输出波动很大，测量结果无法反映实际的流量情况。
究其原因，是因为国产仪表基本上采用的是低频的方波励磁，没有有效的信号处理方法，仅用单片机来实现励磁的控制和信号处理［2-5］。
而国外采用高频方波励磁技术或双频励磁技术及相应的信号处理方法，如日本东芝的高频电磁流量计［6-9］和横河的双频电磁流量计［10-12］，但未披露关键技术细节。
为此，研制具有自主知识产权的浆液型电磁流量计，解决浆液流量的快速和稳定测量具有重要意义。
浆液测量的关键在于有效克服浆液噪声的影响。
而根据浆液噪声的1/f 特性及国外研究结论，可以采用高频励磁或双频励磁来有效降低浆液噪声的影响，进而从信号处理上进一步削弱浆液噪声，提高测量精度。
为此，电磁流量计的励磁控制和信号处理至关重要。
本文在现有的信号处理方法［13-14］和励磁控制研究［15-16］的基础上，提出有效的浆液信号处理方法，并以TI 公司DSP 芯片TMS320F2812（以下简称F2812）为核心，研制浆液型电磁流量计。
2系统硬件研制2．1硬件方案本系统主要包括励磁驱动模块、信号调理采集模块、信号处理控制模块、人机接口模块、通讯模块及电源管理模块，其硬件框图如图1所示。
图1系统硬件Fig．1System hardware block diagram由F2812产生特定时序的励磁控制信号控制励磁驱动模块工作。
励磁驱动模块向电磁流量计励磁线圈提供特定时序的励磁电流，建立特定形式的交变磁场。
励磁电流同时由检流电路检测并由A /D 转换电路转换以送给信号处理控制模块。
电磁流量计感应输出信号（SIG ）由信号调理采集模块调理并进行A /D 转换。
A /D 转换结果再送给信号处理控制模块，由DSP 进行信号处理以获取流量信号。
人机接口模块用于人机交互操作。
通讯模块用于上位机远程监控。
2．2励磁驱动模块由于浆液噪声幅值与频率之间成1/f 特性，因此，本系统采用高频方波励磁控制方案，以提高传感器输出信号的基频，从而在浆液测量时有效降低浆液噪声影响，提高信噪比。
励磁驱动模块主要由恒流源电路、励磁控制电路、检流电路和A /D 转换电路组成，具体采用文献［15］中的技术方案。
恒流源电路向励磁线圈提供恒定的稳态励磁电流，励磁控制电路用于切换励磁电流的方向以实现方波励磁。
由于随工作环境的变化和时间的推移，励磁驱动模块参数及电磁流量计励磁线圈参数可能会发生变化，进而导致励磁电流变化，使得测量结果发生偏差。
为此，励磁驱动模块设置了检流电路以检测励磁电流，并由A /D 转换电路进行A /D 转换以传送给DSP 进行处理结果的电流修正。
由于电磁流量计工作时，励磁电流高达数百毫安，而励磁线圈又为感性负载，采用DC /DC 器件或类似PWM 控制原理反馈控制构建的恒流源电路会使励磁电流响应速度较慢，从而在高频励磁时励磁电流在励磁半周期内无法达到稳态，引起较大的测量误差。
因此，采用高功率线性电源搭建恒流源电路并采用高压源供电，以使励磁电流在方向切换时能很快达到稳态，进而保证高频励磁时信号稳定性。
恒流源电路原理图如图2所示。
R 1采用精密电阻，通过调整该电阻值即可获得期望的稳态励磁电流。
供电电压V CC 为36V 。
图2恒流源电路原理Fig．2Schematic diagram of the constant current source circuit由于采用方波励磁方案，因而系统的励磁控制电路主要由H 桥及其驱动控制电路构成，实现励磁线圈中电流的方波切换。
H 桥高端接恒流源，低端通过低阻值的第9期杨双龙等：基于DSP 的浆液型电磁流量计的研制2103检流电阻接地，中间接励磁线圈。
由于励磁切换时感性负载会导致H 桥高端电压的大幅波动。
因而，H 桥高端桥臂采用PNP 达林顿管以方便通过电流来进行控制。
H桥低端桥臂采用NMOS 管，由于其栅极电流可以忽略不计，进而可保证H 桥低端与地之间的检流电阻能准确检测励磁电流。
H 桥各桥臂均反接保护二极管，且采用对臂联动控制方式以实现高频或双频方波励磁时励磁线圈中电流完全流过检流电阻。
H 桥高端对地并接限幅保护二极管。
励磁控制时，由F2812发出励磁控制信号，实现方波励磁。
检流电路主要由H 桥低端与地之间的检流电阻、仪用运放及低通滤波电路组成，用于检测励磁电流。
检流电阻选用1Ω精密电阻。
仪用运放与滤波电路主要用于对检流电阻上的电压进行放大滤波供ADC 进行A /D 转换。