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电磁流量计流量偏置的调整方法

来源:www.jsowyb.com 发布时间:2013-11-25 09:13:40

  电磁流量计由于其结构简单、内部无阻流部件的特性,广泛应用于水、水煤浆、纸浆的体积流量测量。电磁流量计传感器输出信号中往往含有大量的噪声:微分干扰、同相干扰,极化干扰、流动噪声、浆液噪声,串模干扰、共模干扰。其中,极化噪声和流动噪声具有低频随机漂移特性,造成传感器输出信号偏置的变化,被称为偏置干扰。
  通常情况下,在传感器输出信号中,电磁流量计流量信号的幅值远小于偏置干扰的幅值。若直接对含有偏置的流量信号进行放大,就会使运放饱和,无法进行后续的处理,电磁流量计就不能正常工作。传统的解决方法是,在信号放大前进行高通滤波,去除偏置量。但是,这会导致传感器动态特性变差,低频励磁信号基波衰减,影响测量精度。针对这一问题,国外提出一种漂移信号周期反馈的方法,将正负励磁下的信号均值作为反馈量输出,调节偏置。
  欧威仪表有相应研究了3种偏置调整方法:
1、零点动态互补相关的方法,将3值方波励磁的流量信号通过采样保持器分解为两路带有互补零点的信号,进行零点互补动态校正。
2、反馈式信号放大处理方法,在矩形波的正向或负向励磁时对信号进行反馈调节,将流量信号调整到基准。这种方法能够动态消除零漂,对微弱流量信号进行高增益的线性放大,优于方法1)。
3、基线控制的反馈式信号处理方法,在零励磁过程对信号进行基线反馈调节,将零励磁时的信号调整到设定基准。方法3)在零励磁时进行调整,给正向或负向励磁信号的处理提供了更多的时间,有利于进一步提高信号测量精度,优于方法2)。然而,方法2)和3)都要在每个周期内进行一次偏置调整,调整非常频繁,当信号偏置电压波动较快时,则在调偏置处可能会产生明显的阶跃跳变,这种干扰有可能影响测量精度;当励磁频率较低时,在同一周期内的信号偏置量也会发生变化,若仅采用当前周期的信号幅值进行解调,则将引入误差。
  提出了一种基于阈值控制的偏置调节方法,并在基于DSP的电磁流量计信号处理系统上实时实现。该方法适用于方波励磁和三值波励磁的场合,配合相应的信号处理方法,不需要周期性地调整偏置。当信号在阈值电压范围内时,不进行偏置调节,这样保证了传感器输出信号的连续性,有利于后续的滤波等处理;当信号超过阈值时,通过DAC输出偏置调节电压,将传感器输出信号调整到0附近,并对后续的信号处理方法进行改进,以消除偏置调整时所产生的阶跃干扰的影响。

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