[发明专利]一种科氏质量流量计的数字驱动跟踪方法和系统

摘要

本发明涉及一种科氏质量流量计的数字驱动跟踪方法和系统，包括差分放大滤波电路、ADC1、ADC2、电压基准源、电压跟随器、电流源、差分放大器、ADC3、DSP、DDS、MDAC、外扩SRAM、外扩FRAM、4～20mA输出及脉冲输出、电源模块以及软件。本发明以DSP为核心，基于DDS和MDAC，在软件的支持下实现科氏质量流量计数字驱动控制中的频率、相位和幅值跟踪，并同时实现流量测量。本发明的优点是：基于DDS和MDAC实现科氏质量流量计数字驱动中的频率、相位和幅值跟踪，大大减小了软件计算量，基于DSP芯片实时实现变送器的数字驱动控制和流体流量计算。

主权项

一种科氏质量流量计的数字驱动跟踪方法和系统包括差分放大滤波电路、模数转换器1（ADC1）、模数转换器2（ADC2）、电压基准源、电压跟随器、电流源、差分放大器、模数转换器3（ADC3）、数字信号处理器（DSP）、直接数字频率合成器（DDS）、乘法数模转换器（MDAC）、外扩SRAM、外扩FRAM、4～20mA输出及脉冲输出、电源模块以及软件；其特征在于，位于流量管两侧的两个磁电式传感器输出信号，经两路相同的调理电路放大、滤波后，由两个型号相同的模数转换器1（ADC1）和模数转换器2（ADC2）采样转换为数字量，通过数字信号处理器（DSP）的多通道缓冲串口（McBSP）送入至数字信号处理器（DSP）；数字信号处理器（DSP）对采样数据先进行数字滤波，消除噪声影响，再采用基于拉格朗日插值的过零检测算法计算信号的频率、相位参数；数字信号处理器（DSP）根据信号的频率、相位，结合系统硬件、软件延时以及驱动信号和传感器信号的相角关系，得到驱动信号的频率、相位，并通过数字接口写入到直接数字频率合成器（DDS）中；直接数字频率合成器（DDS）输出所设定频率、相位的正弦信号，该信号作为驱动信号源，接入到乘法数模转换器（MDAC）的模拟输入端；数字信号处理器（DSP）计算信号幅值，结合非线性幅值控制算法，得到数字驱动增益，并通过数字接口将增益信号写入到乘法数模转换器（MDAC）的数字输入端；乘法数模转换器（MDAC）将数字端和模拟端信号相乘，再经功率放大后，输出驱动信号；驱动信号接至科氏质量流量传感器内部的激振器，使流量管在固有频率处稳幅振动；另一方面，数字信号处理器（DSP）根据信号的频率、相位参数，计算流体的密度、质量流量；恒定电流经过科氏质量流量传感器内部的温度传感器（RTD），温度传感器（RTD）输出电压经差分放大后，由模数转换器3（ADC3）采样转换为数字量送入数字信号处理器（DSP），数字信号处理器（DSP）根据温度对流量进行温度补偿；数字信号处理器（DSP）将测量结果在液晶上显示，并通过SCI、4～20mA电流输出和脉冲输出模块输出测量结果。