质量流量计的DSP数字信号处理

质量流量计的DSP数字信号处理

科里奥利质量流量计现在,数字信号处理技术已经被广泛应用到各种工业仪器仪表上。近十年来,国内越来越多的生产厂家,也将该技术应用到科里奥利质量流量计的信号处理上。使国产质量流量计的稳定性、准确度都得到了很大的提高。与国际先进水平的差距越来越小。

科里奥利质量流量计的工作原理是:用激振使测量管在固有频率下振动。当管道内的介质处于静止时,测量管上所受到的科里奥利力(简称科氏力),是大小相同,方向相同的。而当测量管中的介质流动时,测量管两侧所受的科氏力,大小相同而方向相反。在这两个力的作用下,测量管就会产生微量的扭转弹性变形。测量管两侧的振动相位差就发生了改变。相位差的大小与介质流过的质量成一定规律。因此,可以通过测量相位差的变化,确定介质的流量大小。
当有外来振动源产生一个或多个“噪声”频率时,会在测量管上产生一个附加力来干扰科氏力,从而造成测量的误差。要准确地计量质量流量,必须排除这些干扰。例如,流量计附近有产生机械振动的设备,周围动力电(如电焊机等)的耦合等。都会产生不确定频率或固定频率的干扰。如何清除这些干扰?采用模拟电路进行信号处理时,一般是采取各种滤波的办法。但效果并不理想。
数字信号处理器(简称DSP)是一个实时处理信号的微处理器。使用DSP技术与使用时间常量去阻抑和稳定信号相比,其优点是能够以一个被提高了的采样率去过滤实时信号。减少了流量计对流量的阶跃变化的响应时间。使用多参数数字处理器(MVD)变送器的响应时间比使用模拟信号处理的传统变送器快2~4倍,更快的响应时间会提高短批量控制的效率和精确度。
特别是对于气体流量的测量,DSP技术就更具优势。因为高速气体通过流量计容易引起较严重的噪声。DSP技术因能够用数字技术更好地滤波,同时进一步减小了质量流量计对噪声的敏感度。因此,可以将混杂在流量信号中的噪声减至最小。实践证明,采用MVD变送器测量气体介质,比以前采用模拟信号变送器,在重复性和精确度上都有了显著提高。
DSP技术为科氏力质量流量计提供了一个更好地处理掉来自于外界干扰信号的手段。它使得这些干扰信号无所遁形。从而极大地提高了质量流量计的测量精度,以及运行的稳定性。
运用DSP技术,再加之对密度信号的监测与分析。还有希望解决一直困扰着科氏力质量流量计运行过程中,因介质产生气化,测量管内壁沉淀或挂壁造成的计量误差问题,使科里奥利质量流量计再上一个台阶。

周晓昱(龙口中隆计控公司)