[发明专利]一种基于线性电源的单/双频电磁流量计励磁控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及流量检测领域，为一种基于线性电源、采用DSP控制硬件电路的能够实现单频高频方波和双频方波励磁的电磁流量计励磁控制系统。

背景技术

电磁流量计通过励磁线圈将磁场施加给被测流体，被测流体在磁场中运动感应出感应电动势，检测并处理该电动势信号即可获得流体流速，从而实现流量测量。当前，励磁方式主要是低频方波励磁，即由恒流源给励磁线圈供电，不断地切换励磁线圈中电流的方向，使得励磁电流在正负恒定值之间周期地变化。在励磁电流恒定期间，电磁流量传感器输出信号能够获得稳定的零点。然而，为了实现对浆液流体的测量以及提高流量计的动态响应性能，必须提高电磁流量计的励磁频率，这样周期变短，励磁电流就不容易进入稳态，从而传感器输出信号就不易获得稳定的零点。

现有技术中已有很多涉及励磁控制的研究及相关专利，主要研究与发明内容在于如何进行励磁线圈的恒流控制。主要有三个途径：一、通过反馈电流控制PWM占空比，从而控制激励电源的电压大小，来稳定励磁电流，例如美国专利US5639970(RobertK.Schulz，Plymouth，Minn.Current Selsection Circuitry for Magnetic Flowmeter)，US6477070B2(Joel Schweitzer，Issenheim.Current-Regulator Circuit of an ElectromagneticFlowmeter)，US4563904(Gottfried Geisler，Jorg-Ulrich Breithaupt.Excitation Circuit ForElectromagnetic Flowmeter)；二、通过反馈电流控制励磁桥路开关的通断，进而利用励磁线圈中电流不能突变的特性来进行恒流控制，例如美国专利US4663976(Kazuie Suzuki，Takashi Torimaru，Hironobu Ohta.Electromagnetic Flowmeter)，中国专利公开号为CN1734240A(石川郁光.电磁流量计)；三、通过反馈电流与基准电流值比较，进而由运放等来控制晶体管，实现恒流控制，例如中国专利公开号为CN87101677A(小林保，黑森健一，俊藤茂，松永义则，鸟丸尚，宿谷宪弘，田半上忠.电磁流量计)，公开号为CN2916586Y(马博，李兴化.电磁流量计调压式数字恒流源)。然而，途径一在于控制激励源电压大小，但是，由于PWM占空比控制激励电压需经过LC滤波，其动态响应速度较慢，会导致电流控制的滞后，从而在高频励磁时电流不易进入稳态值，造成零点不稳；途径二会使H桥开关器件开关频繁，电流在一定程度上出现纹波，同样会造成零点波动；途径三的恒流控制均在励磁线圈驱动电路H桥低端，会使其低端电压波动较大，影响H桥臂导通控制；同时，所述专利CN87101677A图8中在励磁电流达到稳态时，落在晶体管Q2上的压降将很大，从而使其功率耗散比较大；而专利CN2916586Y图4中虽然在电流进入稳态时通过反馈控制降低激励电压进而降低晶体管T的功耗，然而，其反馈调压仍然是采用PWM调压措施，会引入所述途径一所存在的问题。

因此，在励磁线圈电感值较大、励磁电流较大时，很难提高励磁频率，使励磁电流在方向切换之后能够进入稳态值、进而保证零点稳定性。现有文献没有披露解决此问题的方案，而是通过诸如双频励磁等方式由信号处理获得相对较好的零点稳定性。另外，为给信号处理单元提供更准确的电流修正依据，需要准确检测励磁电流大小，而途径三所述专利中由于晶体管的基极电流或其它偏置电流的作用会使其射极检测所得电流与励磁线圈中电流存在一定误差。H桥桥臂开关管类型的选择同样会影响电流检测的精度及开关控制的难易，而现有技术中均未披露开关管的选型及其控制的细节。同时，现有技术中均未披露单频励磁或双频励磁时MCU如何进行励磁时序的控制，而励磁时序的控制精度直接关系着励磁频率的精度，这对电磁流量计信号处理是必要的。

发明内容

本发明要解决现有技术中存在的一些电磁流量计励磁控制问题，提供一种能够进行高频单频方波励磁或双频方波励磁、且保证零点稳定性、励磁频率精确、励磁电流检测准确的电磁流量计励磁控制系统。