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科里奥利质量流量计的设计与实现

作　者: 陈善文
导　师: 喻道远
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 科里奥利质量流量计随机信号自相关函数互相关函数 DSP
分类号: TH814
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 301次
引　用: 3次
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内容摘要

70年代初期,随着现代工业的飞速发展,在传统的流量测量方法无法满足要求的情况下,出现了直接质量流量测量仪表—科里奥利质量流量计。它的出现使得流体的测量技术有了根本性突破,但仍然存在着诸多缺点。如该流量计对噪声特别敏感、管子的振动频率易受流体密度等因素的影响以及测量精度受处理方法的影响等。本文首先介绍了科里奥利质量流量计的原理及其研究现状,阐明了本课题研究所需要解决的问题;接着对于本文所采用的理论依据—随机函数相关性理论作出详细说明,并概述了对于课题中采用的DSP芯片的特性;然后介绍了本系统的软硬件设计中的关键技术以及调试中的心得体会,最后展望了本课题的发展前景。文中提出了以美国德州仪器公司的高性能数字信号处理芯片为核心的实时信号处理系统,实现对于传感器信号的频率、相位差的精确计算,根据系统固有振荡频率计算出流体的流速,进而计算出流体的质量流量。采用了自相关、互相关、周期平均、抛物线拟合等算法,对从测量管采集的上下游流体的信号进行分析。针对影响科里奥利质量流量计测量精度和稳定性的几个因素进行相关处理,有效减小了振动、工作压力、电磁干扰等对测量精度和稳定度的影响。改进算法,优化代码,保证了系统的信号处理速度及系统对实时性的要求。仿真及在项目提供方-沙洋仪表厂现场整机试验的结果表明,本文所研究的方法和研制的系统是可行的、有效的、可靠的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 引言  8
  1.2 国内外研究现状及本课题研究的背景  8-11
  1.3 科里奥利质量流量计测量原理简介  11-16
    1.3.1 科里奥利力的原理  11-13
    1.3.2 科氏流量计的基本原理  13-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-18
2 主要理论的依据及硬件关键技术  18-30
  2.1 主要理论依据  18-24
    2.1.1 随机信号相关性的概念  19-20
    2.1.2 随机信号相关性分析  20-24
  2.2 数字信号处理  24-29
    2.2.1 DSP 系统  24-25
    2.2.2 DSP 芯片介绍  25-27
    2.2.3 DSP 芯片硬件、软件结构  27-29
  2.3 本章小结  29-30
3 科里奥利流量计的硬件关键技术的实现  30-38
  3.1 硬件结构框图  30
  3.2 DSP 芯片TMS320C6211  30-31
  3.3 传感器信号的采集  31-34
    3.3.1 AD1877  31-33
    3.3.2 DSP 的MCBSP 口及接口匹配  33-34
  3.4 激励信号的输出  34-36
    3.4.1 TDA1311  35
    3.4.2 EDMA 结合McBSP 传输  35-36
  3.5 FLASH 编程以及DSP 自引导的实现方法  36-37
  3.6 本章小结  37-38
4 科里奥利质量流量计的软件关键技术  38-44
  4.1 科式流量计数字信号处理系统的软件实现  38-39
  4.2 频率测量单元  39-40
  4.3 传感器自环起振单元  40-41
  4.4 传感器驱动单元  41-42
  4.5 相差测量单元  42-43
  4.6 本章小结  43-44
5 科里奥利质量流量计系统调试与实现  44-48
  5.1 科氏流量计的调试情况  44-45
  5.2 科氏质量流量计系统标定结果与分析  45-47
  5.3 本章小结  47-48
6 总结与展望  48-50
  6.1 工作总结  48
  6.2 工作展望  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
附录1 攻读学位期间发表学术论文目录  54

科里奥利质量流量计的设计与实现

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