科里奥利质量流量计全数字闭环系统技术方案

科里奥利质量流量计全数字闭环系统，硬件电路上采用数字器件实现了科里奥利质量流量计的稳定闭环控制，主要基于现场可编程逻辑门阵列ＦＰＧＡ实现数字信号处理电路，在ＦＰＧＡ内利用数字信号处理方法实现了ＣＭＦ数字闭环控制算法，对频率进行实时跟踪；采用非线性幅值控制方法，并在相位控制中引入了ＦＩＦＯ组件，对幅值、相位实现稳定和准确的控制；本发明专利技术更好的跟踪ＣＭＦ测量管振动的变化，得到更为准确的反映流体信息的拾振信号，并将拾振信号以稳定的幅值输出，有利于二次仪表的解算，进而提高ＣＭＦ的测量精度和稳定性，其使用资源和运算量较小。本发明专利技术还解决了两相流的问题，当ＣＭＦ遭遇两相流时，主动输出幅度可控的与ＣＭＦ测量管固有频率同频率的正弦信号，强迫ＣＭＦ测量管继续振动，保证ＣＭＦ遭遇两相流情况时不停振、测量不间断，使得ＣＭＦ在两相流时仍能进行流量测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种科里奥利质量流量计全数字闭环系统，用数字器件和数字信号处 理的方法对CMF进行稳定及精确的闭环控制。
技术介绍
科里奥利质量流量计(Coriolis mass flowmeter,以下简称CMF)可以直接高精度 地测量流体质量流量。图5所示为典型的U型管CMF系统结构图。CMF系统由传感器敏感 单元和二次仪表组成，其中敏感单元包括激励器、测量管和拾振器，二次仪表中包含闭环控 制单元和流量解算单元。闭环控制单元给激励器提供激励信号，使测量管产生相应的正弦 振动，当流体流过测量管时，测量管受到科里奥利力的作用从而发生扭曲，其振动信号由两 个拾振器拾取。流量解算单元对两个拾振器的信号进行处理，测量其相位差的大小，由测得 的相位差乘以相应的系数得到流体的质量流量。当激励信号频率等于振动管的固有频率时 其振幅最大，即处于谐振状态。从CMF的工作原理可知，CMF正常工作时要求激励单元能使测量管的振动维持在 谐振态状态，并且对测量管的振动频率进行实时跟踪，这部分功能由CMF的闭环控制单元 实现。闭环系统控制的好坏直接影响CMF的工作状态，进而影响其测量精度和稳定性。当 CMF遭本文档来自技高网...

【技术保护点】
科里奥利质量流量计全数字闭环系统，其特征在于包括：模拟信号预处理电路（１）、模拟数字信号转换电路（２）、数字信号处理电路（３）、数字模拟信号转换电路（９）和模拟信号放大电路（１０）；模拟信号预处理电路（１），对ＣＭＦ传感器拾振器输出的模拟信号进行预处理；模拟数字信号转换电路（２），将模拟信号预处理电路（１）输出的模拟量拾振信号按照设定采样率进行采样，转换为相应的数字量拾振信号；数字信号处理电路（３），以现场可编程门阵列ＦＰＧＡ为核心，包括数字滤波器（４）、信号检测器（５）、相位控制器（６）、幅值控制器（７）、正弦信号发生器（８）、数据缓存单元ＦＩＦＯ（１１）及时钟模块（１２）；数字滤波器（４）...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑德智，王帅，樊尚春，田婧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]