低频交流励磁电磁流量计信号处理方法的研究

论文摘要

电磁流量计是一款基于法拉第电磁感应定律的新型速度式流量测量仪表,作为流量测量的一种主要测量仪表,它随着电子技术的发展而迅速发展,以其优良的性能,广泛应用于工农业生产当中。电磁流量计发展和应用的历史就是其抗干扰技术的发展历史,特别对于微流量信号的测量,由于噪声干扰较大,流量信号又非常小,信号极易淹没在噪声中,造成测量错误。目前在处理微流量信号的方法上,已提出各种信号处理方法,各有优点,但也存在一些不足。电磁流量计励磁方式和信号处理技术是衡量其性能的两个重要指标,它们关系到电磁流量计的测量精确度和稳定性。本文提出的基于低频交流励磁电磁流量计信号处理的方法,从理论上看,可消除正交干扰和同相干扰的影响,同时也能降低其它各类噪声对流量信号的影响。论文分析了电磁流量计的主要干扰源及励磁方式,并对电磁流量计的励磁方式和工作频率进行了选择,重点研究了低频交流励磁情况下电磁流量计信号处理的方法。在电磁流量计信号处理方法的研究过程中,对于正交干扰和同相干扰的消除,从理论上进行了详细的推导,并利用MATLAB进行了仿真分析,最后结合应用实际推导出流量信号中流速信号的函数表达式。针对本文提出的信号处理方法,进行了硬件电路的设计,并对硬件电路的组成部分进行了详尽的阐述。然后,在所设计的硬件电路平台上,实现了本文所提信号处理算法,并结合工程实际,对于流速函数中的相关参数进行了标定,确定了流量信号的流速函数。实验结果表明,本文采用的信号处理方法比通常的峰值采样保持法在消除正交干扰和同相干扰的应用中准确度更高,在提高电磁流量计的测量精确度方面达到了比较好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 电磁流量计的发展历史
• 1.3 电磁流量计的发展趋势
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 电磁流量计的工作原理及技术基础
• 2.1 电磁流量计的工作原理及特点
• 2.1.1 电磁流量计的工作原理
• 2.1.2 电磁流量计的内阻
• 2.2 电磁流量计的干扰源及抗干扰技术研究
• 2.2.1 电磁流量计的干扰源
• 2.2.2 电磁流量计抗干扰技术研究
• 2.3 励磁方式的研究及励磁方式和工作频率的选择
• 2.3.1 电磁流量计励磁方式的研究
• 2.3.2 电磁流量计励磁方式和工作频率的选择
• 2.4 本章小结
• 3 电磁流量计信号处理方法的研究
• 3.1 流量信号数学模型的研究
• 3.2 流量信号处理方法的研究
• 3.2.1 消除正交干扰的方法
• 3.2.2 消除同相干扰的方法
• 3.2.3 抗干扰仿真分析
• 3.2.4 本系统采取的信号处理方法
• 3.3 本章小结
• 4 电磁流量计信号处理硬件电路的设计
• 4.1 电磁流量计的系统组成
• 4.2 MCU 模块电路的设计
• 4.3 A/D 变换电路的设计
• 4.4 放大电路的设计
• 4.5 低通滤波电路的设计
• 4.6 电源电路的设计
• 4.7 显示模块电路的设计
• 4.8 键盘接口电路的设计
• 4.9 本章小结
• 5 电磁流量计信号处理方法的实现
• 5.1 流量信号处理方法的仿真分析
• 5.2 信号处理方法在硬件平台上的实现
• 5.2.1 系统主程序
• 5.2.2 励磁信号程序
• 5.2.3 数据采样程序
• 5.2.4 数据处理程序
• 5.2.5 键盘显示程序
• 5.3 测试结果分析
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 1. 本文工作的总结
• 2. 电磁流量计抗干扰技术的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 硬件电路设计图
• 附录 C 部分程序代码