[发明专利]一种科里奥利质量流量计云传输数字信号处理装置及方法

摘要

本发明公开了一种科里奥利质量流量计云传输数字信号处理装置及方法，包括一个科氏质量流量计，科氏质量流量计自带两个磁电传感器、驱动器和恒流源，两个磁电传感器将采集到的信号传送给与磁电传感器相对应的差分放大电路，差分放大电路将处理后的信号通过与差分放大电路相对应的AD采样电路传送给DSP；驱动器通过反馈型数字驱动模块与DSP通讯连接。采用了带反馈的非线性增益控制算法进行数字驱动，快速稳定，牛顿LMS算法自适应跟踪频率及时准确，精度达到0.01%，带有温度补偿的DTFT算法计算相位差精度达到0.02%工业级别。因此可见，该数字信号处理算法是一种高精度、实时性强的科氏质量流量计信号处理方法。

主权项

一种科里奥利质量流量计云传输数字信号处理装置，其特征是，包括一个科氏质量流量计，科氏质量流量计自带两个磁电传感器、驱动器和恒流源，两个磁电传感器将采集到的信号传送给与磁电传感器相对应的差分放大电路，差分放大电路将处理后的信号通过与差分放大电路相对应的AD采样电路传送给DSP；所述驱动器通过反馈型数字驱动模块与DSP通讯连接；所述恒流源与PT100相连，恒流源用于给PT100提供电压，PT100测量外界温度，PT100通过与之对应的AD采样电路与DSP相连；所述DSP还通过GPRS模块与云服务器相连，云服务器与移动终端相连；所述科氏质量流量计为双U型管科氏质量流量计；所述DSP还与SRAM、EEPROM、ePWM的输出、LCD、键盘及GPS模块相连；所述GPRS模块包括SIM300模块；所述科里奥利质量流量计云传输数字信号处理装置采用DSP作为主控制器，采用反馈型数字驱动模块进行数字驱动，带反馈控制的数字驱动模块使振动管快速起振并维持稳定振动，其中合成驱动信号时的信号频率和相位信息的获取共用了数字信号处理算法的输出数据，减少了计算量和CPU的占用，提高了驱动反馈的实时性；利用GPS模块采集科氏质量流量计位置信息，采用SIM300模块的GPRS远程网络通信，实现科氏质量流量计检测获得的参数从DSP到云服务器，以及从云服务器到移动网络终端的数据传输；GPRS模块向云服务器中远程传输测量数据，GPS模块对科氏质量流量计进行定位，对流量数据以及管道损坏进行实时监控；云服务器将接收到的数据分类存储到数据库中，通过网络开发技术，将其用网页的形式展现出来，通过任何网络移动终端对科式质量流量计监测数据进行实时读取，对比分析数据，对异常状况进行报警；科氏质量流量计数字信号处理算法，采用了带反馈的非线性增益控制算法进行数字驱动；由DSP提供初始正弦激振信号，信号幅度由小变大，当振动幅度达到给定值时，利用牛顿LMS陷波算法以及DTFT算法估计信号频率和相位，从而合成正弦驱动信号；根据振动幅度的变化，通过与给定幅度的差值确定幅值增益；最后，将合成正弦波与增益的乘积作为反馈驱动信号，保持流量管振动幅度维持在稳定工作状态；流量管稳定振动工作后，利用两路AD采集两路磁电式传感器信号，经过多通道缓冲串口Mcbsp，利用DMA传输到内部存储器临时数组，当临时数组放满后，产生DMA接收中断，将两个临时数组数据转移到外扩的SRAM缓冲数组中；根据DSP运算速度，每次取500点数据，当信号幅值大于设定值，开始调用算法模块；对数据进行预处理，根据流量管参数设计切比雪夫带通滤波器，滤波后数据也存放在外扩SRAM数组中；临时数组中滤波后的数据进入牛顿LMS陷波算法模块；调用DTFT算法对增强信号求得相位差时，将增强信号进行DTFT后，针对算法计算特点，分别将信号实部和虚部保存在两个外扩数组中，从而得到两路信号相位差，然后对相位差进行平滑处理，结合频率值得到时间差，继而得到瞬时流量；仪表系数保存在外扩的EEPROM；采集温度传感器信号，通过串行外设接口SPI，进入DSP转换为温度值，根据流量计材质获得相应温度补偿系数，对瞬时流量进行温度补偿。