[发明专利]一种基于电压电流微分的瞬态电磁流量变送器

权利要求书

1.一种基于电压电流微分的瞬态电磁流量变送器，针对电磁流量计瞬态测量时信号电压同时受流量和时间影响的问题，分析了动态变化的励磁电流和信号电压，提出电压电流微分比值的处理方法，消除时间的影响，确定电压和电流微分比值与流量之间的关系，采集电压和电流数据进行离线验证；以DSP为核心，研制基于电压电流微分的瞬态电磁流量变送器，实时实现瞬态测量方法；基于电压电流微分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ePWM产生励磁时序控制H桥的通断，进而控制线圈的励磁，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，再对励磁电流和滤波后的电压分别微分处理，计算两者微分后的比值；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所述的一种基于电压电流微分的瞬态电磁流量变送器，其特征在于：针对瞬态过程中信号电压同时受流量和时间影响的问题，研究瞬态时动态变化的励磁电流和信号电压，提出电压电流微分比值的处理方法，即经过对瞬态过程信号电压和励磁电流的分析，发现信号电压和励磁电流微分后的结果均与指数项e^-α*t成比例，则电压和电流微分后相除可以消去指数项，从而消除时间的影响，确定微分比值与流量之间具有线性关系；利用采集到的电压电流数据进行离线验证；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所述的一种基于电压电流微分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就已经停止励磁，减少了励磁时间，极大地降低了励磁功耗；与普通电磁流量计相比，由于瞬态测量时励磁电流不需要进入稳态，因而本发明系统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所述的一种基于电压电流微分的瞬态电磁流量变送器，其特征在于：算法程序中实时实现了电压电流微分比值方法；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；再对滤波后的信号电压微分处理、对励磁电流微分处理；然后，电压微分除以电流微分，并对微分比值半周期解调；最后，求解调结果的均值作为输出结果参与到流量的计算。

5.如权利要求1所述的一种基于电压电流微分的瞬态电磁流量变送器，其特征在于：为了准确地得到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；为了准确地计算电压和电流微分后比值，在软件中将两片24位ADC配置为同步采样模式。