[发明专利]一种变传感器信号设定值的科氏质量流量管的控制方法

摘要

本发明涉及一种变传感器信号设定值的科氏质量流量管的控制方法。本发明以DSP为核心，基于DDS和MDAC，采用变传感器信号设定值的控制方法，实现传感器信号幅值的自动跟踪，使流量管在两相流发生时维持平稳的振动。本发明的优点是在满足工业防爆要求的前提下，传感器信号设定值根据流量管阻尼比变化进行灵活有效的调节，使驱动增益退饱和，维持流量管在较稳定和较高水平的振动，获得较平稳且幅值波动小的传感器信号，减小了两相流测量过程中信号的波动性。

主权项

一种变传感器信号设定值的科氏质量流量管的控制方法，其特征在于具体控制操作步骤如下：（1）初始化数字信号处理器（DSP）首先完成系统各个模块、外设以及算法变量的初始化；（2）同步开启两路AD转换采集到位于流量管两侧对称的两个拾振线圈输出的传感器信号，经过两路电路参数一致的信号调理电路放大、滤波后，由两个型号相同的第一模数转化器（ADC1）和第二模数转化器（ADC2）采样转换为数字量，通过数字信号处理器的多通道缓冲串口（McBSP）送入至数字信号处理器（DSP）；数字信号处理器（DSP）对采样数据先进行数字滤波，消除噪声影响，再采用基于拉格朗日插值的过零检测算法计算传感器信号的频率、相位参数，并以此获得驱动信号的频率、相位信息，通过数字接口写入到直接数字频率合成器（DDS）中；直接数字频率合成器（DDS）输出期望频率和相位的正弦信号，并接入乘法数模转化器（MDAC）的模拟输入端；（3）流量管启振数字信号处理器（DSP）计算传感器信号幅值，并与传感器信号设定值比较，结合非线性幅值控制算法和变传感器信号设定值的控制方法，计算得到数字驱动增益，通过数字接口将数字驱动增益写入乘法数模转化器（MDAC）的数字输入端；乘法数模转化器（MDAC）将模拟输入端和数字输入端信号相乘，经过功率放大后，输出驱动信号，驱动流量管启振；（4）采集100点数据调用算法驱动控制在流量管启振完成时，数字信号处理器（DSP）每采集到100点新的数据，接着进行一次驱动控制；（5）流量和密度计算以及温度补偿同时，数字信号处理器（DSP）根据传感器信号的频率和相位等参数，计算流体的质量流量、密度；恒流源电路经过Pt100，输出电压经过调理后，由第三模数转换器（ADC3）采样数字化送入数字信号处理器（DSP），进行温度补偿；（6）测量结果输出流量和密度的测量结果通过液晶显示，并通过SCI、4~20mA电流环、脉冲输出电路、串口通信将测量结果输出，并将结果用于两相流下的建模与校正；经过所述第一模数转换器（ADC1）和第二模数转换器（ADC2）采样与转换的数据，通过数字信号处理器（DSP）的GPIO口产生中断；中断服务程序将ADC转换结果传送至数字信号处理器（DSP）的多通道缓冲串口（McBSP）的接收寄存器，通过直接存储器存取（DMA）模块，再将数据传送至用户定义的随机存取存储器（RAM）空间临时数组中；当临时数组存放满时，产生DMA中断，中断服务程序中，将临时数组的数据存放至用户定义的外扩随机存储器（SARAM）循环数组中，用于算法调取数据；每当产生100点新数据，即调用算法模块对数据进行处理；所述驱动控制是将调取的100点新的数据，进行算法处理；两路采样数据经过数字滤波消除噪声干扰后，数字信号处理器（DSP）调用基于拉格朗日插值的过零检测算法，计算传感器信号的频率、相位信息；通过连续比较三点采样数据的大小，得到传感器信号的幅值参数；在得到传感器信号幅值后，数字信号处理器（DSP）调用变传感器信号设定值的控制方法，跟踪传感器信号变化，并结合非线性幅值控制方法计算驱动增益，通过判断驱动增益是否饱和自动调整传感器信号设定值；如果驱动增益饱和，则降低传感器信号设定值，使驱动增益退饱和；如果驱动增益没有饱和且小于设定的阈值范围，并且传感器信号幅值没有达到单相流下最佳幅值，则抬升传感器信号设定值，使驱动系统输出较大的驱动增益；否则，维持当前的传感器信号设定值不变；所述变传感器信号设定值的控制方法：当传感器输出信号并未达到最佳幅值时，需要对传感器信号设定值进行抬升，以获得较高的传感器信号幅值；在抬升传感器信号设定值的过程中，首先判断设定值抬升的幅度，如果抬升的范围过小，则维持传感器信号设定值不变，以减小抬升过程中小的抖动；如果抬升值大于单相流下传感器信号最佳幅值，则将传感器信号设定值设置为单相流下传感器信号最佳幅值；否则，传感器信号设定值设置为抬升值；在降低传感器信号设定值的过程中，通过迭代的方式使设定值跟踪传感器信号的变化；所述数字信号处理器（DSP）更新完传感器信号设定值后，开始更新驱动信号参数；驱动信号的频率即是传感器信号的频率；驱动信号的相位与传感器信号维持特定的关系；驱动信号的幅值控制增益由传感器信号幅值与传感器信号设定值之间的误差计算得出。