用于微弯型科氏质量流量计的数字变送器研制.pdf

第25卷第6期电子测量与仪器学报Vol.25No.6
·540·JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENT2011年6月

DOI:10.3724/SP.J.1187.2011.00540

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用于微弯型科氏质量流量计的数字变送器研制

11,2111
侯其立徐科军李叶朱永强李苗
111
方敏熊文军刘翠

(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)

摘要:针对微弯型科里奥利质量流量计固有频率高且相位差小等特点,将带通滤波器和二次Lagrange插值的数字式过零
检测方法相结合应用于传感器的信号处理。以TMS320F28335为核心,研制科氏质量流量变送器,实时实现整套算法。给出了
变送器系统软、硬件设计方案,并对变送器进行了系统测试和现场标定实验,在40:1量程比范围内,标定精度优于0.1%。测试
数据表明,整套算法简单、有效,所研制的变送器具有较高的测量精度。
关键词:微弯型科里奥利质量流量计;IIR带通滤波器;过零检测;TMS320F28335
中图分类号:TH814文献标识码:A国家标准学科分类代码:470.4017
Developmentofdigitaltransmitterformicro-bendtypecoriolismassflowmeter
HouQili1XuKejun1,2LiYe1ZhuYongqiang1LiMiao1
FangMin1XiongWenjun1LiuCui1
(1.SchoolofElectricalandAutomationEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China;
2.EngineeringTechnologyResearchCenterofIndustrialAutomation,Hefei230009,China)

Abstract:Tosolvetheproblemofmicro-bendtypeCoriolismassflowmeter’shighintrinsicfrequencyandsmall
phasedifference,amethodconsistswithIIRband-passfilteranddigitalzero-crossingdetectionusingLagrang’sinterpola-
tionisproposedinthispaper.ThewholealgorithmisimplementedinrealtimeonaCoriolismassflowtransmitterdevel-
opedwithTMS320F28335chip.Thedesignschemesofhardwareandsoftwarearepresented,systemtestsandwaterflow
calibrationswerealsoperformedwhiletherelativeerrorislowerthan0.1%withrange-ratioupto40:1.Experimentalre-
sultsshowthatthisalgorithmiseasyandeffective,andthetransmitterpossesseshighaccuracy.
Keywords:Micro-bendtypeCoriolismassflowmeter;IIRband-passfilter;zero-crossingdetection;TMS320F28335

1引言量流量计则不易积存残渣,信号频率较高,一般在
300Hz以上,便于和一些低频的管道振动、电机干扰
科里奥利质量流量计(以下简称为科氏质量流量等噪声区分;同时,具有较小的体积,受到广大用户
计)是一种基于被测流体在振动测量管内产生与质量的青睐。
流量成正比的科氏力的一种直接式质量流量仪表。目但是,微弯型科氏质量流量计在信号处理方面
前市场上成熟的科氏质量流量计的流量管多为U形存在难点。一方面,传感器信号的频率较高,需要用
管、S形管、Ω形管、∆形管、B形管等弯曲型形状。较高的采样频率采集信号,在采用数字信号处理方
这些弯曲型科氏质量流量计的特点是传感器信号频法时,如何实现实时处理是关键。国外文献[1-4]的研
率较低,一般为70~150Hz,且检测管振幅较大,产究对象是B形管(信号频率约80Hz),且变送器系统
生的相位差较大,信号处理相对容易。但是,这种形是基于FPGA实现;而国内学者在研究科氏流量计数
状的流量管易积存气体和残渣,从而引起附加误差,字信号处理方法时,也多数是对低频信号做仿真,如