科氏流量计的算法研究与实现 ——DSP算法及硬件实现

论文摘要

在工业生产过程中,流量是需要经常测量和控制的参数之一。流量的表示有体积流量和质量流量两种。基于科里奥利力的流量计是一种先进的质量流量计,它是70年代末期首先由美国Micro Motion公司(微动)研制出来的,基于其可以直接高精度地测量流体质量的优点而迅速地发展起来。目前的科氏流量计通常由一次仪表和二次仪表组成。一次仪表部分包括振动管、激振器和传感器等。二次仪表的任务是对传感器的输出信号进行处理,通过测量其相位差的大小来计算流量。 本课题的目标是研发出性能和精度达到一流水平的新一代数字化科氏流量计。本文主要研究二次仪表的信号处理问题,即科氏流量计的流量信号的算法研究和实现。 本文对科氏流量计中基于DSP的信号处理算法进行了研究。应用DFT方法处理科氏流量计的信号是DSP算法的基础,本文除了详细介绍其实现过程,还提出了利用相关函数计算相位差和解决频率跟踪算法中的关键技术以及利用线性调频Z变换(CZT)实现频率初始化测量的新技术。计算机仿真结果验证了本文中提出的算法的可行性。本文还介绍基于DSP的科氏流量计的系统研制,详细介绍了硬件、软件的设

论文目录

• 第一章 背景简介
• 1.1 流量与流量计
• 1.1.1 流量的概念
• 1.1.2 流量计
• 1.2 科里奥利质量流量计
• 1.2.1 科氏流量计的基本原理和处理方法
• 1.2.2 科氏流量计的发展现状及存在的问题
• 1.2.3 本文研究的主要内容
• 第二章 DSP算法研究
• 2.1 DFT算法
• 2.1.1 频率测量
• 2.1.2 相位差计算
• 2.2 相关算法
• 2.2.1 相关函数定义
• 2.2.2 “固定初相位”技术实现
• 2.2.3 相关测相
• 2.3 线性调频Z变换（CZT）在频率计算中的应用
• 2.3.1 CZT
• 2.3.2 CZT在初始化频率测量中的应用
• 2.3.3 CZT测频与DFT测频方法的比较
• 2.4 信号处理
• 2.4.1 FIR滤波器
• 2.4.2 IIR滤波器
• 第三章 系统硬件设计与实现
• 3.1 系统硬件整体设计
• 3.1.1 系统功能
• 3.1.2 硬件电路
• 3.2 双MCU协作方案
• 3.2.1 微控器选择标准
• 3.2.2 双MCU协作方案
• 3.3 A／D位数对计算精度的影响
• 3.4 系统硬件研制
• 3.4.1 信号采集通道
• 3.4.2 微控器单元
• 3.4.3 人机交互接口
• 第四章 系统软件设计与实现
• 4.1 UML简介
• 4.1.1 什么是UML
• 4.1.2 使用UML的好处
• 4.2系统软件设计与实现
• 4.2.1 系统软件的整体设计
• 4.2.2 双机协作程序设计与实现
• 4.2.3 计数器测频测相方法的设计与实现
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文