[发明专利]一种基于DSP的电磁流量计信号处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及流量检测领域，为一种电磁流量计信号处理系统，特别是一种针对接触式电磁流量计一次仪表，以数字信号处理器(DSP)为核心，采用高频方波励磁、基于梳状带通滤波和统计分析与信号重构的信号处理方法实现对单相流体介质和浆液流体高精度、高速度测量的电磁流量计信号处理系统。

背景技术

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。由励磁线圈将磁场施加给被测流体，通过检测磁场中运动流体的感应电动势，并进行信号处理来实现流量准确测量。由于其测量管内部不含有阻挡部件，且可靠性高、耐腐蚀性强、测量精度高、不受流体密度、粘度、温度、压力变化的影响等优点，因此，在工业中得到广泛应用，尤其适用于浆液等固-液两相流体的流量测量。电磁流量计的技术难点主要在于消除各种噪声如正交干扰、同相干扰、工频干扰、极化干扰、白噪声等，尤其是浆液流量测量时的浆液干扰及低电导率流体流量测量时的流动噪声等。其中，浆液干扰的消除仍是当今电磁流量计技术的一大难题，浆液流量测量技术因而也是电磁流量计应用中的一项关键技术。另外，电磁流量计的高精度、高速度测量在当前工业应用中的要求也越来越高。

当前，国内研究方面主要针对纯水等单相流体介质，采用低频方波励磁方式及单片机信号处理系统来解决单相流体介质的流量测量问题。但是，低频方波励磁无法克服浆液干扰的影响，且限制了测量响应速度的提高；运算能力相对较低的单片机系统也往往无法承担运算量较大的浆液信号处理任务及高精度、高速度的流量测量信号处理任务。国外研究方面，则已有针对浆液流量测量的电磁流量计技术方面的研究及相关产品，采用高频方波励磁或双频励磁控制方式来有效克服浆液干扰，并结合相应的信号处理系统来解决浆液流量测量问题。但是，所披露的信号处理方法复杂，较难实现。为此，需要开展电磁流量计浆液流量测量技术及电磁流量计高精度、高速度测量的信号处理系统的研究。

现有技术中，电磁流量计的高精度测量已有较成熟的解决方法，但往往是以牺牲测量速度为代价。而基于高频方波励磁或双频励磁以提高电磁流量计测量精度和测量速度及解决浆液流体测量的技术则仅有国外少数企业掌握，且技术较为复杂。公开号为CN101451867A(顾志祥.浆液型电磁流量计)的中国发明专利是关于浆液型电磁流量计的研究，提出采用“智能模糊算法”处理浆液噪声，但只给出系统设计框图，未提到任何系统设计及算法处理流程步骤等技术细节。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)的中国发明专利中阐述了双频电磁流量计技术，提出采用双频励磁的方案，并通过信号采样及幅值解调的方法分别提取出传感器输出信号中的低频分量的幅值和高频分量的幅值，然后分别通过低通滤波器和高通滤波器进行滤波并将两路滤波结果相加得到最终去除浆液干扰及其它噪声干扰的信号幅值大小，进而获得流体流量大小。但是，双频励磁控制及相应的信号处理技术复杂，实现困难，其对应的产品有日本横河的双频电磁流量计。高频方波励磁及相应的浆液信号处理方法对应的产品则有日本东芝的高频浆液型电磁流量计，但是，未见文献披露具体的技术细节。为此，本发明专利提出一种能够用于高精度、高速度测量尤其是能进行浆液流体流量测量的电磁流量计。

发明内容

本发明要解决现有电磁流量计技术中存在的一些问题，针对接触式电磁流量计，提供一种基于数字信号处理器(DSP)的，能够用于高精度、高速度测量及浆液等复杂流体测量的电磁流量计信号处理系统。