[发明专利]一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器

权利要求书

1.一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器，针对电磁流量计的瞬态测量过程，通过分析动态变化的信号电压和励磁电流，提出微分干扰补偿的处理方法，确定信号电压在微分干扰补偿后除以励磁电流的结果与流量之间的关系，采集电压和电流数据进行离线验证；然后，以DSP为核心，研制基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器，实时实现瞬态测量方法；基于微分干扰补偿的瞬态测量系统包括励磁驱动模块、信号调理采集模块、人机接口模块、存储模块、输出模块、通讯模块以及软件处理模块，其特征在于：励磁驱动模块通过DSP的片上外设ePWM产生励磁时序控制励磁电路中H桥的通断，进而控制励磁线圈的励磁，产生感应磁场；管道内导电液体流经线圈中励磁电流感应产生的磁场时，在传感器电极上产生信号电压；信号电压经过差分放大、偏置调整以及滤波后与利用检流电路测量的励磁电流被两个相同型号的模数转换器ADC1和ADC2同步采样，经过这两个模数转换器采样后，电压和电流从模拟量转换为数字量；然后，通过DSP的两个多通道缓冲串口送入DSP中；在DSP中，半周期采样结束后判断信号电压是否超限；若超限，则通过数模转换器DAC和偏置调整电路进行偏置调整；然后，采用梳状带通滤波器对信号电压进行数字滤波，再利用同步采集的励磁电流和求得的微分干扰系数计算微分干扰，电压在微分干扰补偿后除以电流；最后计算得到瞬时流量和累积流量，并将流量及相关信息通过液晶实时刷新显示。

2.如权利要求1所述的一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量计，其特征在于：针对瞬态过程中信号电压同时受到流量和时间影响的问题，通过分析瞬态过程中信号电压的两个组成部分，提出微分干扰补偿方法，即先利用离线数据求出微分干扰系数，再根据得到的系数在瞬态测量时计算微分干扰，对信号电压实时补偿；确定了信号电压在微分干扰补偿后除以电流的结果与流量之间的关系；然后，以TMS320F28335型号的DSP芯片为核心，研制基于DSP的硬件系统；编写DSP软件，实时实现提出的测量方法。

3.如权利要求1所述的一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器，其特征在于：系统在励磁电流还未进入稳态时就已经停止励磁，减少了励磁时间，极大地降低了励磁功耗；由于励磁电流不需要进入稳态，因而在硬件设计中去掉了恒流源电路，也降低了励磁功耗。

4.如权利要求1所述的一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器，其特征在于：算法中实时实现了微分干扰补偿方法；先是利用梳状带通滤波器对采样得到的信号电压进行数字滤波；再对同步采集的励磁电流求导数，并根据电流的导数和离线求得的微分干扰系数计算微分干扰；然后，对信号电压进行微分干扰补偿，补偿后的电压再除以电流，并进行半周期解调；最后，对解调结果求均值作为处理结果参与到流量的计算。

5.如权利要求1所述的一种基于微分干扰补偿的瞬态电磁流量变送器，其特征在于：为了准确地测得动态过程中的信号电压和励磁电流，在硬件设计时采用两片24位ADC分别采集电压和电流信号；为了准确地对信号电压进行微分干扰补偿，在软件中将两片24位ADC配置为同步采样模式。