面向批料流測量的科氏質量流量計正交解調方法實現

張 倫, 徐科軍,2, 徐浩然, 樂 靜, 劉 文, 劉陳慈, 黃 雅

(1. 合肥工業大學 電氣與自動化工程學院, 安徽 合肥 230009;2. 工業自動化安徽省工程技術研究中心, 安徽 合肥 230009)

1 引 言

科氏質量流量計[1,2]可以直接測量流體的質量流量,測量精度高、應用廣泛。數字信號處理技術是其核心技術,對測量精度和測量穩定性起決定性作用。目前,科氏質量流量計在測量單相流量[3,4]時,信號處理方法較為成熟,處理精度較高。但是,在實際應用中,經常遇到一些流量啟停頻繁的批料流[5,6]工況。批料流發生的整個過程是:流量由零迅速增大,在最大值保持一段時間,再迅速下降至零。例如,加氣機加氣、油料裝車、化妝品灌裝等均屬于批料流工況,該種工況下要求算法具有較快的響應速度,同時保證穩態測量結果波動小。目前有多種信號處理方法,如過零檢測算法[7,8]、滑動Goertzel算法[9,10]、正交解調算法[11]、希爾伯特變換[12]、DTFT算法[13]等,在不考慮后期處理,僅從算法本身的角度來看,正交解調算法由于不依賴于信號頻率的預知,避免了批料流開啟和關斷過程中相位差突變頻率重新收斂所產生的延時,具有較快的響應速度,且穩態波動較小,因而適用于批料流工況。Endress+Hauser公司[14]、Foxboro公司[15]率先將正交解調的方法應用于科氏質量流量計的信號處理中,但并未披露相關的技術細節,也并沒有將其應用于批料流。正交解調算法最終的計算精度與算法中的低通濾波環節有直接關系,徐科軍[11]等從正交解調原理出發,針對解調后信號頻率分量的特點,設計了濾波效果較好的濾波器,但是,其計算量較大,并未在DSP(digital signal processing)上實時實現。……