电容式电磁流量计信号转换器的研究与开发

作     者：卢国峰 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨丽明;王保良

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：电磁流量计 信号转换器 互相关检测 旋转电容滤波 两相流 

摘      要：电磁流量计由于具有结构简单、无压损、测量精度高、量程宽等特点,已经在工业领域得到了广泛的应用。电容式电磁流量计是一种比较特殊的电磁流量计,它通过电容耦合方式实现流量信号的非接触测量,除了具有普通电磁流量计优点外,由于其电极与被测流体的非接触性,还能对泥浆混入型、附着型、强腐蚀性以及低电导率等传统电磁流量计难以测量的流体进行测量,具有更广阔的工业应用前景。然而,这种非接触测量的电磁流量计,由于耦合信号微弱,信噪比很低,对传感器和信号转换器的开发设计提出了更高的要求。 本文在查阅相关文献基础上,结合实验室已有研究成果,研制了一套具有高信噪比的电容式电磁流量计信号转换器样机。本文的主要研究工作如下: 1.通过分析电容式电磁流量计的信号特点,提出了一种矩形波励磁方式下的流量信号互相关处理方案,并设计了一种改进的旋转电容滤波方式实现流量信号的互相关检测,该方式既能有效地检出高噪声条件下的微弱信号,又能保持较为稳定的零点。 2.研制了一套基于ARM微处理器的电容式电磁流量计信号转换器样机,设计了以旋转电容滤波器为核心的信号处理电路,采用高性能A/D转换器提高测量精度,以复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现信号处理电路的同步时序控制。同时信号转换器还包括励磁模块、人机接口和通信模块等。 3.利用研制的电容式电磁流量计样机进行了油水两相流测量的实验研究,结果表明,电容式电磁流量计在油水两相流中的测量性能优于普通电极式电磁流量计。