CN106679743A - 电磁流量计励磁稳态时间的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，包括：测量励磁稳态时所对应的参考电流值，并将参考电流值进行存储；计算励磁线圈的电流达到励磁稳态时所对应的稳态时间；计算励磁稳态时间与方波周期的比例系数；比较比例系数与预设的比例值大小，根据比较结果调节励磁方波频率。根据电磁线圈在直流源输入状况下，获取电磁线圈电流恒流时所需的参考电流值，实时检测励磁线圈在交流恒流源输入下电流大小，当检测到电流等于参考电流值时所对应的励磁稳态时间，可准确获知电磁流量计是否进入稳态，杜绝了电磁流量计中线圈电流在未进入恒流值时，开始测量流体的流量，避免了流量计的零点漂移，提高了测量精度。

Description

电磁流量计励磁稳态时间的测量方法

技术领域

本发明属于流量检测技术领域，特别是涉及一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法。

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，为了保证零点稳定，单频方波励磁结果必须保证在正负各半周期内达到稳态，即恒流值。但随着励磁方波频率降低，系统的动态响应速度随之变慢且无法克服浆液噪声及流动噪声等缺点；同时，由于不同孔径的线圈电感量相差很大，且随着温度变化，无法根据线圈的电感量调整励磁方波的频率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，用于解决现有技术中电磁流量计在测流量时，无法准确判断励磁稳态，导致流量计易引起零点漂移的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，包括：

测量励磁稳态时所对应的参考电流值，并将所述参考电流值进行存储；

计算励磁线圈的电流达到励磁稳态时所对应的稳态时间。

优选地，所述测量励磁稳态时所对应的参考电流值，并将所述参考电流值进行存储的步骤；具体包括：

采用直流电源作为激励，测量励磁线圈测量励磁稳态所对应的参考电流值，并将参考电流值存储于控制器。

优选地，所述计算所述励磁稳态时间与方波周期的比例系数的步骤，具体包括：

所述方波周期为励磁时序产生电路输出的方波信号，计算所述励磁稳态时间与该方波信号所对应的时间周期比例系数。

优选地，所述计算励磁线圈的电流达到励磁稳态时所对应的稳态时间的步骤，具体包括：

当检测到励磁时序产生电路输出方波激励信号时，开始计时；

实时检测励磁线圈的电流值，当检测到所述电流值等于参考电流值时，停止计时；

将开始计时与停止计时之间的时间差作为电流稳态所对应的稳态时间，其中，采用如下公式计算励磁线圈从零到达恒流值时所需的稳态时间：

LI/E＝T (1)

式(1)中，L为线圈电感量，I为恒流驱动值，E为线圈两端所施加的电压，T为达到恒流值时稳态时间。

优选地，还包括：计算所述励磁稳态时间与方波周期的比例系数。

优选地，所述计算所述励磁稳态时间与方波周期的比例系数的步骤，具体包括：

所述方波周期为励磁时序产生电路输出的方波信号，计算所述励磁稳态时间与该方波信号所对应的时间周期比例系数。

优选地，还包括：比较所述比例系数与预设的比例值大小，根据比较结果调节励磁方波频率。

优选地，所述比较所述比例系数与预设的比例值大小，根据比较结果调节励磁方波频率的步骤，具体包括：

当所述比例系数大于或等于预设的比例值时，减小所述励磁方波频率直到励磁稳态时间所对应的比例系数小于预设的比例值为止，或则，增大所述方波的周期直到励磁稳态时间所对应的比例系数小于预设的比例值为止；

当所述比例系数小于预设的比例值时，保持所述励磁方波频率不变。

优选地，所述预设的比例值为0.3。

如上所述，本发明的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，具有以下有益效果：

本发明所述控制器(CPU)根据电磁线圈在直流源输入状况下，获取电磁线圈电流恒流时所需的参考电流值，实时检测励磁线圈在交流恒流源输入下电流大小，当检测到电流等于参考电流值时所对应的励磁稳态时间，可准确获知电磁流量计是否进入稳态，杜绝了电磁流量计中线圈电流在未进入恒流值(稳态)时，开始测量流体的流量，从而易引起流量计的零点漂移，导致严重影响测量精度。即使电磁线圈的口径变化，造成其对应的电感量相差很大，使用该方法自动调整励磁方波频率获取稳态时间，从而提高电磁流量计测量精度。

附图说明

图1显示为本发明提供的一种电磁流量计励磁控制系统结构框图；

图2显示为本发明提供的一种电磁流量计励磁控制系统电路图；

图3显示为本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法流程图；

图4显示为本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法步骤2的详细流程图；

图5显示为本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法最佳实施例图；

图6显示为本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法步骤4的详细流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，为本发明提供的一种电磁流量计励磁控制系统结构框图，包括：

在本实施例中，恒流源电路为励磁线圈驱动电路提供电源，励磁线圈驱动电路通过CD1端与CD2端为励磁线圈提供周期变化的励磁电流，检流电路检测励磁电流，励磁时序产生电路向励磁线圈驱动电路提供控制时序信号CON1和CON2，实现高频方波励磁或双频方波励磁，然而，现有的励磁时序产生电路产生的方波信号无论是单频或双频，其对应的频率是稳定不变，无法根据励磁的需求自动调节励磁方波频率，本申请中励磁时序产生电路控制产生一定频率的方波信号，驱动线圈控制电路增强方波信号幅度，恒流源决定着励磁电流最大值，即稳态值，通过调节励磁方波频率使得励磁电流迅速达到稳态值。

请参阅图2，本发明提供的一种电磁流量计励磁控制系统电路图；包括：

恒流源电路1由线性电源U1、电阻R1、肖特基二极管D1、二极管D2和电容C17组成。通过调节R1来改变输出恒流值。电容C1起输入电源滤波作用。肖特基二极管D1反并于U1输入、输出端，起电源保护作用。二极管D2为防止反方向电流产生，起保护U1的作用。

励磁线圈驱动电路2由PNP三极管T1、T2、N沟道MOS管Q1和Q2、达林顿阵列管U2、电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、齐纳二极管Z1、电容C2组成。PNP三极管T1、T2与N沟道MOS管Q1和Q2组成全H桥。其中，T1、T2内部的发射极(简称射极)与集电极之间均反并了保护二极管，Q1、Q2内部漏极和源极之间均反并了保护二极管。H桥高端即T1、T2管的射极由恒流源电路1供电，其低端即Q1、Q2的源极通过检流电阻R2接参考地。T1的集电极与Q1的漏极相连，接驱动励磁线圈L1的CD1端；T2的集电极与Q2的漏极相连，接驱动励磁线圈L1的另一端CD2。T1的开关控制电路由电阻R3、R4、R5及三极管T3组成，通过接收励磁时序产生电路3的时序控制信号CON1控制T3的通断，进而控制T1的基极电流，使其工作在饱和导通或截止的状态，从而开关T1。T2的开关控制电路由电阻R6、R7、R8及三极管T4组成，通过接收励磁时序产生电路3的时序控制信号CON2控制T4的通断，进而控制T2的基极电流，使其工作在饱和导通或截止的状态，从而开关T2。Q1的开关控制电路由达林顿阵列管U2及电阻R11、R12组成，通过接收励磁时序产生电路的时序控制信号CON2，将其转化为高电平VDD的同相时序控制信号CON3，进而控制Q1的通断，实现与T2的联动控制。Q2的开关控制电路由达林顿阵列管U2及电阻R9、R10组成，通过接受激励时序产生电路的时序控制信号CON1，将其转化为高电平VDD的同相时序控制信号CON4，进而控制Q2的通断，实现与T1的联动控制。达林顿阵列管U2接收激励时序产生电路的时序控制信号CON1和CON2。齐纳二极管Z1起H桥激励电源的激励电压限幅作用，进而保证H桥在感性负载(励磁线圈)下正常工作，电容C2其稳幅滤波作用。

检流电路4由检流电阻R2组成，R2跨接在励磁线圈驱动电路2中H桥低端Q1、Q2源极连接点与参考地之间，在前述H桥的构成及T1与Q2、T2与Q1的联动控制下，可准确检测励磁电流。

励磁时序产生电路3为励磁线圈驱动电路提供控制时序信号CON1和CON2，实现单频高频方波励磁或双频方波励磁。激励时序产生电路具体电路原理图如图3所示，由数字信号处理器(DSP)芯片U3、多路开关U4及电平匹配器件U5、电容C4、C5、C6及电阻R17、R18组成。其中，DSP芯片U3(TMS320F2812)为励磁控制核心。C4、C5、C6分别为多路开关U4及电平匹配器件U5的电源退耦电容。U5的输入引脚7(A6)、8(A7)分别通过电阻R17、R18下拉。系统工作时，U3输出的高电平为3.3V，U3先发出使能信号CBT OEn使能U4。

请参阅图3，为本发明提供一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，包括：

步骤S101，测量励磁稳态时所对应的参考电流值，并将所述参考电流值进行存储；

具体地，采用直流电源作为激励，测量励磁线圈测量励磁稳态所对应的参考电流值，并将参考电流值存储于控制器，所述控制器优选为中央处理器。

步骤S102，计算励磁线圈的电流达到励磁稳态时所对应的稳态时间；

请参阅图4，本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法步骤2的详细流程图，详述如下：

步骤S201，当检测到励磁时序产生电路输出方波激励信号时，开始计时；

步骤S202，实时检测励磁线圈的电流值，当检测到所述电流值等于参考电流值时，停止计时；

步骤S203，将开始计时与停止计时之间的时间差作为电流稳态所对应的稳态时间，其中，采用如下公式计算励磁线圈从零到达恒流值时所需的稳态时间：

LI/E＝T (1)

式(1)中，L为线圈电感量，I为恒流驱动值，E为线圈两端所施加的电压，T为达到恒流值时稳态时间。

在本实施例中，通过开始时间与停止时间之间的差值，即可快速测量线圈电感量从零增大恒流值所需的稳态时间。

请参阅图5，为本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法最佳实施例图，包括：

步骤S103，计算所述励磁稳态时间与方波周期的比例系数；

所述方波周期为励磁时序产生电路输出的方波信号，计算所述励磁稳态时间与该方波信号所对应的时间周期比例系数。

步骤S104，比较所述比例系数与预设的比例值大小，根据比较结果调节励磁方波频率。

在本实施例中，所述预设的比例值为0.3，即30％；调节励磁方波频率即输出励磁的方波的频率。通过该方法可迅速获取电磁流量计励磁稳态时间，一则提高了流量测量的精度，另一则缩短了测量时间，提高了流量测量的效率，在此设置比值系数检测，可以保证具有较长的稳定时间，能够确保零点稳定，不会发生漂移。

请参阅图6，为本发明提供的一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法步骤4的详细流程图，详述如下：

步骤S401，当所述比例系数大于或等于预设的比例值时，减小所述励磁方波频率直到励磁稳态时间所对应的比例系数小于预设的比例值为止，或则，增大所述方波的周期直到励磁稳态时间所对应的比例系数小于预设的比例值为止；

步骤S402，当所述比例系数小于预设的比例值时，保持所述励磁方波频率不变。

在本实施例中，所述预设的比例值为0.3，减小所述方波的励磁方波频率或增加方波周期均是使得L的电流能够迅速达到稳态，方便快速测量励磁稳态所需时间，即使电磁线圈的口径变化，造成其对应的电感量相差很大，使用该方法自动调整励磁方波频率获取稳态时间，从而提高电磁流量计测量精度。

综上所述，本发明所述控制器(CPU)根据电磁线圈在直流源输入状况下，获取电磁线圈电流恒流时所需的参考电流值，实时检测励磁线圈在交流恒流源输入下电流大小，当检测到电流等于参考电流值时所对应的励磁稳态时间，可准确获知电磁流量计是否进入稳态，杜绝了电磁流量计中线圈电流在未进入恒流值(稳态)时，开始测量流体的流量，从而易引起流量计的零点漂移，导致严重影响测量精度，即使电磁线圈的口径变化，造成其对应的电感量相差很大，使用该方法自动调整励磁方波频率获取稳态时间，从而提高电磁流量计测量精度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，包括：

测量励磁稳态时所对应的参考电流值，并将所述参考电流值进行存储；

计算励磁线圈的电流达到励磁稳态时所对应的稳态时间。

2.根据权利要求1所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，所述测量励磁稳态时所对应的参考电流值，并将所述参考电流值进行存储的步骤；具体包括：

采用直流电源作为激励，测量励磁线圈测量励磁稳态所对应的参考电流值，并将参考电流值存储于控制器，其中，采用如下公式计算励磁线圈达到稳态。

3.根据权利要求1所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，所述计算励磁线圈的电流达到励磁稳态时所对应的稳态时间的步骤，具体包括：

当检测到励磁时序产生电路输出方波激励信号时，开始计时；

实时检测励磁线圈的电流值，当检测到所述电流值等于参考电流值时，停止计时；

将开始计时与停止计时之间的时间差作为电流稳态所对应的稳态时间，其中，采用如下公式计算励磁线圈从零到达恒流值时所需的稳态时间：

LI/E＝T (1)

式(1)中，L为线圈电感量，I为恒流驱动值，E为线圈两端所施加的电压，T为达到恒流值时稳态时间。

4.根据权利要求1所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，还包括：计算所述励磁稳态时间与方波周期的比例系数。

5.根据权利要求4所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，所述计算所述励磁稳态时间与方波周期的比例系数的步骤，具体包括：

所述方波周期为励磁时序产生电路输出的方波信号，计算所述励磁稳态时间与该方波信号所对应的时间周期比例系数。

6.根据权利要求4所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，还包括：比较所述比例系数与预设的比例值大小，根据比较结果调节励磁方波频率。

7.根据权利要求6所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，所述比较所述比例系数与预设的比例值大小，根据比较结果调节励磁方波频率的步骤，具体包括：

当所述比例系数大于或等于预设的比例值时，减小所述励磁方波频率直到励磁稳态时间所对应的比例系数小于预设的比例值为止，或则，增大所述方波的周期直到励磁稳态时间所对应的比例系数小于预设的比例值为止；

当所述比例系数小于预设的比例值时，保持所述励磁方波频率不变。

8.根据权利要求6所述的电磁流量计励磁稳态时间的测量方法，其特征在于，所述预设的比例值为0.3。