CN109186692A - 电磁流量计的电磁流量信号的dsp处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，包括以下步骤：S1:对电磁流量计的励磁单元进行励磁采样，得到励磁电流I模拟信号；S2:模拟信号的励磁电流I经过模数转换器转化为数字信号的励磁电流I；S3：数字信号的励磁电流I送至MCU中并计算出电磁流量计的磁感应强度B；S4：对电磁流量计的信号单元进行信号电压采样，得到信号电压E的模拟信号；S5：模拟信号的信号电压E经过模数转换器转化为数字信号的信号电压E；S6：数字信号的信号电压E送至核心处理单元MCU；S7:将励磁电流I与信号电压E带入到MCU中计算，得到流速V关于励磁电流I的等式关系；将影响电磁感应强度B的因素的励磁电流I的值引入到计算中，提高流速值的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电磁流量计的电路改进及软件设计，具体涉及电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法。
背景技术
在电磁流量计产品中，由于工艺和器件误差原因，正交干扰的固有存在，而正交干扰是影响产品零点，重复性，精度的重要原因，目前主要采取的是提高工艺水平，改进励磁电路快速稳定电流和加强滤波算法等方法。
传统的电磁流量计的原理为：转换器输出励磁电流，励磁电流通过励磁线圈在管道产生一个垂直的磁场，管道直径为D，管道内液体流动速度为V，在管道侧壁安装一对电极，由于液体流动时，液体中的电子将切割磁力线，产生和磁力线方向和运动方向垂直的偏移，所以在电极上产生和流速成正比的电压E。转换器的励磁电流I是直流恒流方式，其励磁电流I常视为稳定的，与励磁电流I成正比的垂直磁场强B常视为定值带入电磁流量计中计算，但由于恒流模式下的励磁电流I并非恒定，励磁电流I由不断的反馈而产生文波，即与励磁电流I成正比的磁感应强度B不断地产生细微的变化。磁感应强度B的不恒定也就直接影响到电极上产生的电压E，根据电压E以及视为定值的磁感应强度B计算出的电磁流量计的流速V，相较于电磁流量计的流速V的实际值便会产生误差。
故技术人员致力于研究电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，用于提高电磁流量计的流速值的精确度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，其具有提高电磁流量计的流速值的准确度的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，包括以下步骤：
S1:对电磁流量计的励磁单元进行励磁采样，得到励磁电流I的模拟信号；
S2:将励磁电流I的模拟信号经过模数转换器转化为励磁电流I的数字信号；
S3：将励磁电流I的数字信号送至核心处理单元MCU中并计算出电磁流量计的磁感应强度B；
S4：对电磁流量计的电极的电压信号单元进行电压采样，得到电压采样的电压E的模拟信号；
S5：将电压E的模拟信号经过模数转换器转化为电压E的数字信号；
S6：将电压E的数字信号送至核心处理单元MCU等待计算；
S7:将同一采样周期的电压E以及同一采样周期的励磁电流I在MCU中进行公式计算，根据同一采样周期的励磁电流I以及同一采样周期的电压E计算出该采样周期中电磁流量计中液体流速V。
进一步的，步骤S7包括以下步骤：
S71：根据B＝H×μ以及H＝N×I/Le推导出B＝N×μ×I/Le；
S72：再根据法拉第磁感应定律：E＝B×D×V，推导出V＝E/(B×D)＝E×Le/(N×μ×I×D)；
其中，
E为电磁流量计的电极的电压，单位伏特V；
Le为样品的有效磁路长度，单位为米m，固定常数不变；
N为励磁线圈匝数，固定常数不变；
μ为磁导率，无单位，也固定为常数；
I为励磁电流，单位安培A；
B为磁感应强度，单位是特斯拉T；
H为磁场强度，单位为A/m；
D为管道直径，单位米m，固定常数不变；
V为电磁流量计计算的液体流速，单位为米每秒m/s。
进一步的，步骤S3和步骤S6还用到同步控制电路，用于保证励磁电流I的信号与电压信号E的采样同步性，同步控制电路包括两个模数转换器ADC1和ADC2，ADC1和ADC2的时钟端并联并与MCU的输出端连接，两个模数转换器片使能端与MCU的输出端连接，模数转换器ADC1的各个输入端与励磁采样连接，模数转换器ADC2的各个输入端与电压采样连接，各个模数转换器的各个输出端与MCU的输入端连接。
有益效果：对励磁电流I不断采样，由于励磁电流I的文波影响而得到不断变化的励磁电流I，将励磁电流带入公式并根据公式得到不断变化的磁感应强度B，该磁感应强度B根据励磁电流I的文波变化而贴合电磁流量计的实际的磁感应强度B，从而计算出的电磁流量计的流速V贴合实际的电磁流量计中液体的流速，故提高了电磁流量计中液体流速的准确性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。
图1是本实施例的整体步骤流程图；
图2是本实施例结构框图；
图3是同步控制电路的电路连接图。
附图标记：1、MCU；2、同步控制电路。
具体实施方式
下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
实施例：参考图1和图2，电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，包括核心处理单元MCU1，MCU1可采用MC-S51单片机，包括以下步骤：
S1:对电磁流量计的励磁单元进行励磁采样，得到励磁电流I的模拟信号；
S2:将励磁电流I的模拟信号经过模数转换器转化为励磁电流I的数字信号；
S3：将励磁电流I的数字信号送至核心处理单元MCU1中并计算出电磁流量计的磁感应强度B；
S4：对电磁流量计的电极的电压信号单元进行电压采样，得到电压采样的电压E的模拟信号；
S5：将电压E的模拟信号经过模数转换器转化为电压E的数字信号；
S6：将电压E的数字信号送至核心处理单元MCU1等待计算；
S7:将同一采样周期的电压E以及同一采样周期的励磁电流I在MCU中进行公式计算，根据同一采样周期的励磁电流I以及同一采样周期的电压E计算出该采样周期中电磁流量计中液体流速V。励磁电流I由于恒流源的反馈产生的文波，故采样时的励磁电流I不断变化，且采样时与励磁电流I成正比的磁感应强度B也不断变化，不断变化的磁感应强度B符合实际中电磁流量计的磁感应强度B。
之所以通过此方法能提高电磁流量计的流速V的准确性，是因为步骤S7中包括的计算公式以及运算步骤为：
S71：根据B＝H×μ以及H＝N×I/Le推导出B＝N×μ×I/Le；
S72：再根据法拉第磁感应定律：E＝B×D×V，推导出V＝E/(B×D)＝E×Le/(N×μ×I×D)。将前述采样的励磁电流I和采样的电压E对应的带入到公式V＝E×Le/(N×μ×I×D)中，可以计算出对电磁流量计进行励磁采样后的液体流速V’，在S7步骤中将磁感应强度B由励磁电流I进行等价替换，根据公式B＝N×μ×I/Le，电磁流量计中由于文波不断变化的励磁电流I可以推导出不断变化的磁感应强度B’，该磁感应强度B’贴合电磁流量计的实际磁感应强度，故对电磁流量计进行励磁采样后的液体流速V’贴合电磁流量计中实际的液体流速V；而原先的电磁流量计中的磁感应强度B被视为定值带入V＝E/(B×D)计算出的液体流速V”，此时的电压E为采样值，计算出的液体流速V”与电磁流量计中实际的液体流速V相比误差大，因此采样对电磁流量计的励磁单元进行励磁采样得到励磁电流I，并通过励磁电流I等价替换电磁流量计中的磁感应强度B，可以提高电磁流量计流速的测量准确性。
其中前述公式中：
E为电磁流量计的电极的电压，单位伏特V；
Le为样品的有效磁路长度，单位为米m，固定常数不变；
N为励磁线圈匝数，固定常数不变；
μ为磁导率，无单位，也固定为常数；
I为励磁电流，单位安培A；
H为磁场强度，单位为A/m；
D为管道直径，单位米m，固定常数不变；
MCU1在对电磁流量计的流速进行计算时，需保证励磁电流I以及电压E的同时性，因此需保证对电磁流量计励磁采样的模数转换器以及对电磁流量计电压采样的模数转换器的触发同步性。
参考图3，为了达到两个模数转换器传输给MCU1的数据的同时性，避免MCU1计算时出现两个模数转换器中的数据在非同一采样周期的值却被MCU1误计算的情况，因此在MCU1和两个模数转换器之间设有同步控制电路2，同步控制电路2的操作步骤在S3和S6之间，为了便于同步控制电路2的对两个模数转换器的控制，因此两个模数转换器采用分别为ADC1以及ADC2，且ADC1和ADC2均采用AD7663逐次比较型模数转换器，同步控制电路2的连接结构为：将模数转换器ADC1和模数转换器ADC2的CNVST信号端并联与MCU1的输出端连接，模数转换器ADC1和模数转换器ADC2的片使能端CS并联与MCU1的输出端连接，模数转换器ADC1和模数转换器ADC2的各个IN端分别与励磁采样和电压采样连接，模数转换器ADC1和模数转换器ADC2的各个D端与MCU1的输入端连接。MCU1产生连续时钟信号分别给模数转换器ADC1和模数转化器ADC2的CNVST信号端，模数转换器ADC1和模数转换器ADC2的CNVST信号端为同步转换时钟，MUC1产生CS信号给模数转换器ADC1和模数转化器ADC2的CS端，所以在同步CNVST信号和同步CS信号共同时序下，模数转换器ADC1和模数转化器ADC2产生同步的转换数据，在同个采样周期内，将ADC1和ADC2数据读入到MCU1中进行计算；待模数转换器ADC1和模数转换器ADC2再次转换完成，下一个同步时序信号触发，将ADC1和ADC2的下一组采样数据送入到MCU1中计算，由于两个模数转换器ADC1、ADC2中的数据均由同一个转换CNVST信号和CS使能，故保证了数据的同时性。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。
Claims (3)
1.电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1:对电磁流量计的励磁单元进行励磁采样，得到励磁电流I的模拟信号；
S2:将励磁电流I的模拟信号经过模数转换器转化为励磁电流I的数字信号；
S3：将励磁电流I的数字信号送至核心处理单元MCU(1)中并计算出电磁流量计的磁感应强度B；
S4：对电磁流量计的电极的电压信号单元进行电压采样，得到所述电压采样的电压E的模拟信号；
S5：将电压E的模拟信号经过模数转换器转化为电压E的数字信号；
S6：将电压E的数字信号送至核心处理单元MCU(1)等待计算；
S7:将同一采样周期的电压E以及同一采样周期的励磁电流I在MCU(1)中进行公式计算，根据同一采样周期的励磁电流I以及同一采样周期的电压E计算出该采样周期中电磁流量计中液体流速V。
2.根据权利要求1所述的电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，其特征在于：所述步骤S7包括以下步骤：
S71：根据B＝H×μ以及H＝N×I/Le推导出B＝N×μ×I/Le；
S72：再根据法拉第磁感应定律：E＝B×D×V，推导出V＝E/(B×D)＝E×Le/(N×μ×I×D)；
其中，
E为电磁流量计的电极的电压，单位伏特V；
Le为样品的有效磁路长度，单位为米m，固定常数不变；
N为励磁线圈匝数，固定常数不变；
μ为磁导率，无单位，也固定为常数；
I为励磁电流，单位安培A；
B为磁感应强度，单位是特斯拉T；
H为磁场强度，单位为A/m；
D为管道直径，单位米m，固定常数不变；
V为电磁流量计计算的液体流速，单位为米每秒m/s。
3.根据权利要求1所述的电磁流量计的电磁流量信号的DSP处理方法，其特征在于：所述步骤S3和步骤S6还用到同步控制电路(2)，用于保证励磁电流I的信号与电压信号E的采样同步性，所述同步控制电路(2)包括两个模数转换器ADC1和ADC2，所述ADC1和ADC2的时钟端并联并与所述MCU(1)的输出端连接，两个所述模数转换器片使能端与MCU(1)的输出端连接，模数转换器ADC1的各个输入端与励磁采样连接，模数转换器ADC2的各个输入端与电压采样连接，各个模数转换器的各个输出端与MCU(1)的输入端连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111486910A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-04 | 西尼尔(南京)过程控制有限公司 | 一种浆液电磁流量计信号处理方法及系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1451948A (zh) * | 2002-04-18 | 2003-10-29 | 株式会社山武 | 电磁流量计 |
| JP2008020364A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Yokogawa Electric Corp | 電磁流量計 |
| CN201373757Y (zh) * | 2009-02-13 | 2009-12-30 | 宣兆康 | 带磁场强度补偿功能的智能电磁流量计 |
| CN101893465A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-11-24 | 合肥工业大学 | 一种基于dsp的电磁流量计信号处理系统 |
| CN103314278A (zh) * | 2010-11-19 | 2013-09-18 | 阿自倍尔株式会社 | 电磁流量计 |
| CN103376136A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 株式会社东芝 | 电磁流量计及其励磁电路部的自诊断方法 |
| CN108593022A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-28 | 合肥工业大学 | 一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器 |
-
2018
- 2018-10-17 CN CN201811208292.2A patent/CN109186692A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1451948A (zh) * | 2002-04-18 | 2003-10-29 | 株式会社山武 | 电磁流量计 |
| JP2008020364A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Yokogawa Electric Corp | 電磁流量計 |
| CN201373757Y (zh) * | 2009-02-13 | 2009-12-30 | 宣兆康 | 带磁场强度补偿功能的智能电磁流量计 |
| CN101893465A (zh) * | 2010-06-30 | 2010-11-24 | 合肥工业大学 | 一种基于dsp的电磁流量计信号处理系统 |
| CN103314278A (zh) * | 2010-11-19 | 2013-09-18 | 阿自倍尔株式会社 | 电磁流量计 |
| CN103376136A (zh) * | 2012-04-27 | 2013-10-30 | 株式会社东芝 | 电磁流量计及其励磁电路部的自诊断方法 |
| CN108593022A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-28 | 合肥工业大学 | 一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 蔡武昌 等: "《流量仪表年鉴.电磁流量计》", 31 March 2004, 中国石化出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111486910A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-08-04 | 西尼尔(南京)过程控制有限公司 | 一种浆液电磁流量计信号处理方法及系统 |
| CN111486910B (zh) * | 2020-04-24 | 2022-04-12 | 西尼尔(南京)过程控制有限公司 | 一种浆液电磁流量计信号处理方法及系统 |
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