流量傳感器信號(hào)建模、處理及實(shí)現(xiàn)

內(nèi)容概要

流量是過程檢測(cè)中最為復(fù)雜的被測(cè)量之一。流量傳感器的種類很多，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。由徐科軍編著的《流量傳感器信號(hào)建模、處理及實(shí)現(xiàn)》以作者的科研工作為基礎(chǔ)，以渦街流量傳感器、科氏質(zhì)量流量傳感器和電磁流量傳感器這三種流量傳感器為研究對(duì)象，圍繞信號(hào)建模、信號(hào)處理和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，介紹最新進(jìn)展和應(yīng)用成果?！读髁總鞲衅餍盘?hào)建模、處理及實(shí)現(xiàn)》建立這些流量傳感器的信號(hào)模型，描述其輸入與輸出關(guān)系，解釋其本質(zhì)特征；采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)處理流量傳感器的輸出信號(hào)，增強(qiáng)信息提取能力，提高性能指標(biāo)，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍；用DSP和MCU研制實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際測(cè)量，取得很好效果。
《流量傳感器信號(hào)建模、處理及實(shí)現(xiàn)》可供從事自動(dòng)化、儀器儀表、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、石油、化工、冶金、造紙等行業(yè)的工程技術(shù)人員，以及高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的教師、高年級(jí)本科生和研究生參考。

書籍目錄

《信息化與工業(yè)化兩化融合研究與應(yīng)用叢書》序
前言
第1章 渦街流量傳感器信號(hào)建模和信號(hào)處理方法
 1.1 渦街流量計(jì)簡(jiǎn)介
 1.2 渦街流量傳感器信號(hào)建模
 1.2.1 渦街流量信號(hào)模型
 1.2.2 機(jī)械振動(dòng)噪聲信號(hào)模型
 1.2.3 小結(jié)
 1.3 渦街流量傳感器信號(hào)處理方法
 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
 1.3.2 功率譜分析方法
 1.3.3 自適應(yīng)陷波濾波方法
 1.3.4 小波變換方法
 1.4 抗強(qiáng)振動(dòng)干擾方法
 1.4.1 基于單傳感器的抗強(qiáng)干擾方法
 1.4.2 基于雙傳感器的抗強(qiáng)干擾方法
 參考文獻(xiàn)
第2章 渦街流量傳感器信號(hào)處理系統(tǒng)
 2.1 基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)
 2.1.1 一體式系統(tǒng)
 2.1.2 分體式系統(tǒng)
 2.1.3 關(guān)鍵問題處理
 2.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
 2.2 基予MCU的低功耗信號(hào)處理系統(tǒng)
 2.2.1 頻譜分析與帶通濾波器相結(jié)合的系統(tǒng)
 2.2.2 全FFT的信號(hào)處理系統(tǒng)
 2.2.3 電池供電的信號(hào)處理系統(tǒng)
 參考文獻(xiàn)
第3章 科氏質(zhì)量流量傳感器信號(hào)建模與信號(hào)處理
 3.1 科氏質(zhì)量流量計(jì)簡(jiǎn)介
 3.1.1 工作原理
 3.1.2 組成
 3.2 科氏質(zhì)量流量傳感器輸出信號(hào)模型
 3.2.1 輸出信號(hào)特點(diǎn)
 3.2.2 輸出信號(hào)建模
 3.3 科氏質(zhì)量流量傳感器信號(hào)處理方法
 3.3.1 基于DFT的方法
 3.3.2 基于正交解調(diào)的方法
 3.3.3 基于數(shù)字鎖相環(huán)的方法
 3.3.4 基于自適應(yīng)陷波濾波與SGA相結(jié)合的方法
 3.3.5 基于自適應(yīng)陷波濾波與負(fù)頻率修正的DTFT相結(jié)合的方法
 3.3.6 基于數(shù)字式過零檢測(cè)方法
 3.3.7 面向復(fù)雜流量的處理方法
 參考文獻(xiàn)
第4章 科氏質(zhì)量流量管建模與驅(qū)動(dòng)方法
 4.1 科氏質(zhì)量流量管模型
 4.1.1 時(shí)不變數(shù)學(xué)模型
 4.1.2 時(shí)變數(shù)學(xué)模型
 4.2 驅(qū)動(dòng)方法
 4.2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理
 4.2.2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)
 4.2.3 模擬驅(qū)動(dòng)
 4.2.4 半數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法
 4.2.5 全數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法
 參考文獻(xiàn)
第5章 科氏質(zhì)量流量變送器
 5.1 變送器方案
 5.1.1 硬件功能框圖
 5.1.2 工作過程
 5.2 變送器硬件
 5.2.1 信號(hào)調(diào)理與采集
 5.2.2 溫度補(bǔ)償
 5.2.3 DSP芯片
 5.2.4 電源管理模塊
 5.2.5 模擬輸出和脈沖輸出模塊
 5.3 變送器軟件
 5.3.1 系統(tǒng)功能與DSP資源分配
 5.3.2 軟件總體框圖
 5.3.3 主監(jiān)控程序
 5.3.4 初始化模塊
 5.3.5 中斷模塊
 5.3.6 信號(hào)采集模塊
 5.3.7 算法模塊
 5.3.8 輸出模塊
 5.3.9 人機(jī)接口
 5.3.10 看門狗模塊
 5.3.11 保證算法精度措施
 5.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試
 5.4.1 電信號(hào)測(cè)試
 5.4.2 實(shí)驗(yàn)標(biāo)定
 參考文獻(xiàn)
第6章 正弦勵(lì)磁下電磁流量傳感器信號(hào)建模和信號(hào)處理
 6.1 電磁流量計(jì)工作原理與傳感器信號(hào)模型
 6.2 兩步參數(shù)辨識(shí)方法
 6.3 實(shí)驗(yàn)建模及模型驗(yàn)證
 6.3.1 實(shí)驗(yàn)
 6.3.2 模型辨識(shí)
 6.3.3 模型驗(yàn)證
 6.3.4 小結(jié)
 6.4 正交解調(diào)信號(hào)處理方法
 6.4.1 信號(hào)處理方法基本原理
 6.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
 參考文獻(xiàn)
第7章 方波勵(lì)磁下電磁流量傳感器信號(hào)建模和信號(hào)處理
 7.1 方波勵(lì)磁系統(tǒng)
 7.1.1 勵(lì)磁控制方案與原理
 7.1.2 基于線性電源的勵(lì)磁恒流控制系統(tǒng)
 7.1.3 基于高低壓電源切換的雙環(huán)恒流勵(lì)磁控制系統(tǒng)
 7.2 電磁流量傳感器信號(hào)建模
 7.2.1 定性分析
 7.2.2 信號(hào)構(gòu)造
 7.2.3 實(shí)驗(yàn)研究
 7.2.4 統(tǒng)計(jì)建模
 7.3 電磁流量傳感器信號(hào)處理
 7.3.1 梳狀帶通濾波方法
 7.3.2 漿液處理算法
 7.4 基于DSP的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)
 7.4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
 7.4.2 系統(tǒng)硬件研制
 7.4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
 7.4.4 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
 7.5 實(shí)驗(yàn)研究
 7.5.1 流速模擬器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
 7.5.2 水流量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
 7.5.3 漿液流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)
 7.5.4 小結(jié)
 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　7.5.1流速模擬器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)　　為測(cè)試所研制的電磁流量計(jì)的測(cè)量精度，先在實(shí)驗(yàn)室條件下通過流速模擬器來對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。流速模擬器采用重慶川儀自動(dòng)化股份有限公司研制的FMS－1新型流速模擬信號(hào)發(fā)生器。實(shí)驗(yàn)中，將流速模擬器的差分信號(hào)輸出端接至電磁流量計(jì)系統(tǒng)的信號(hào)輸入端，將電磁流量計(jì)系統(tǒng)的勵(lì)磁控制輸出接至模擬器的勵(lì)磁輸入端，將電磁流量計(jì)系統(tǒng)的模擬地接至模擬器的信號(hào)地。則該流速模擬器能根據(jù)電磁流量計(jì)提供的勵(lì)磁控制信號(hào)準(zhǔn)確模擬發(fā)出不同設(shè)定流速下的差分輸出信號(hào)。信號(hào)幅值與流速之間的線性度及重復(fù)性均較高。由于該流速模擬器的勵(lì)磁部分不能模擬實(shí)際勵(lì)磁線圈的感性負(fù)載，而是呈阻性負(fù)載特性。所以，在高頻方波勵(lì)磁情況下，模擬器的差分輸出信號(hào)波形也呈方波形狀，信號(hào)零點(diǎn)穩(wěn)定。在流速設(shè)定值較大時(shí)，模擬器發(fā)出信號(hào)的信噪比也很高。該流速模擬器模擬流速范圍為0.05～20.00m／s。　　標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中，電磁流量計(jì)采用25Hz方波勵(lì)磁，信號(hào)采樣率為4800Hz，系統(tǒng)軟件采用基于梳狀帶通濾波的水流量信號(hào)處理算法，管道口徑設(shè)為100mm。由上位機(jī)監(jiān)控軟件發(fā)出指令控制電磁流量計(jì)累積流量的起停，并計(jì)時(shí)。標(biāo)定過程中將每次測(cè)量結(jié)果填入標(biāo)定工作表，由標(biāo)定工作表自動(dòng)完成各種計(jì)算和誤差分析。電磁流量計(jì)流速模擬器標(biāo)定工作表如表7-5-1所示。

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