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電磁流量計(jì)的數(shù)字運(yùn)算的系統(tǒng)方案
關(guān)鍵字：電磁流量計(jì) 日期：2013-1-19 15:36:15
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電磁流量計(jì)的數(shù)字運(yùn)算的系統(tǒng)方案
前面所述是以模擬量為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的測量運(yùn)算方法，另一系統(tǒng)是將模擬量運(yùn)算與數(shù)字量運(yùn)算相結(jié)合的方法。理論與實(shí)踐表明，模擬量測量容易受到外界的干擾影響，其測量精度不高，穩(wěn)定性差。反之，數(shù)字量直接參與運(yùn)算和測量，不會(huì)受外界干擾，測量的靈敏度及精度較高，性能穩(wěn)定可靠，逸就是當(dāng)今科學(xué)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到數(shù)字時(shí)代的主要原因之一。電磁流量計(jì)是由模擬時(shí)代進(jìn)入數(shù)字時(shí)代的一個(gè)典型例子，20世紀(jì)70年代以前轉(zhuǎn)換器電路結(jié)構(gòu)全是以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)。70~ 90年代，有一部分先進(jìn)的產(chǎn)品采用了模擬量運(yùn)算與數(shù)字量運(yùn)算結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)（就是采用了上面所說的時(shí)分割乘法器做運(yùn)算處理）。90年代以來，轉(zhuǎn)換器已普遍進(jìn)入以單片計(jì)算機(jī)為主體的數(shù)字智能化時(shí)代。
電磁流量計(jì)典型數(shù)字型智能化轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)工作原理，按信號(hào)測量系統(tǒng)分類，這是一種開環(huán)的系統(tǒng)。盡管測量電路中仍然少不丁模擬器件，但這些僅僅是為了信號(hào)的線性放大．不是測量的主體。與早期的智能化轉(zhuǎn)換器相比，沒有硬件采樣電路和積分電路，完全是以軟件數(shù)字運(yùn)算為主。減少開環(huán)測量系統(tǒng)的測量環(huán)節(jié)，能夠減少誤差源和不穩(wěn)定因素。所以，我們稱之為數(shù)字型智能轉(zhuǎn)換器 同所有形式的轉(zhuǎn)換器一樣，數(shù)字型智能轉(zhuǎn)換器的流量信號(hào)也必須經(jīng)過前置放大電路進(jìn)行高阻抗轉(zhuǎn)換、抑制各種共模干擾、隔離流體直流扳化噪聲，把微弱的流量信號(hào)放大，將差動(dòng)的雙端流量信號(hào)變換為單端的流量信號(hào)等模擬電路處理后，才能進(jìn)入信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換處理過程。早期的智能化轉(zhuǎn)換器是先將放大的流量信號(hào)經(jīng)由同步采樣變換為單向脈沖，并由積分電路濾波為直流電壓。然后再由A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬的直流電壓變換為數(shù)宇量，再進(jìn)入CPU作數(shù)字運(yùn)算。我們知道，一般采樣電路是由電子開關(guān)構(gòu)成。以pn結(jié)技術(shù)為基礎(chǔ)的電子開關(guān)，其開關(guān)特性總存在漏電流和導(dǎo)通電阻，而且漏電流和導(dǎo)通電阻又都是溫度的函數(shù)。因此，漏電流和導(dǎo)通電阻總要帶來一定的采樣誤差和輸出漂移。再者，對(duì)于低頻信號(hào)，使用的積分電路一般需要大容量的積分電容，電容的漏電也是輸出漂移的一個(gè)重要因素。而數(shù)字型智能轉(zhuǎn)換器是直接對(duì)放大的流量信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣，與模擬型智能轉(zhuǎn)換器相比，顯然減小了信號(hào)的采樣誤差和輸出漂移。因此，電磁流量計(jì)數(shù)字型轉(zhuǎn)換器的高精度、高穩(wěn)定性測量是模擬轉(zhuǎn)換器不能與之相比的。
數(shù)字型智能轉(zhuǎn)換器的A/D轉(zhuǎn)換是利用高速A/D或高速V/F轉(zhuǎn)換電路將低頻雙向的流量信號(hào)電壓變換為差動(dòng)的數(shù)字量。在預(yù)定的采樣時(shí)間內(nèi)，CPU讀取A/D的輸出數(shù)值；對(duì)應(yīng)用V/F的轉(zhuǎn)換器，CPU讀取輸出脈沖數(shù)。由于采樣時(shí)間一定，CPU采樣的脈沖數(shù)與流速成正比。因此，轉(zhuǎn)換器首先測量出流速值，然后利用CPU的貯存和運(yùn)算功能，就不難將測得一定公稱通徑傳感器內(nèi)的流速值變換為流量值。
利用單片機(jī)的運(yùn)算和貯存功能，除了直接得到流量、積算量等讀數(shù)顯示外，還可以依據(jù)不同的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波和尖狀干擾處理，使得測量輸出更加穩(wěn)定、可靠，測量精度更高。通過計(jì)算也可以得到不同量程下的百分比流量值，并進(jìn)行測量的上、下限比較．輸出上下限報(bào)警信號(hào)。可以與預(yù)定的總量值比較，實(shí)現(xiàn)定值發(fā)訊等功能 以數(shù)字量為基礎(chǔ)的測量方法贏得了轉(zhuǎn)換器自身的高信噪比，同時(shí)能方便地處理傳感器帶來的零點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)測量系統(tǒng)的半自動(dòng)或自動(dòng)調(diào)零。數(shù)字型智能轉(zhuǎn)換器可以完全擺脫硬件電路中電位器、開關(guān)等可調(diào)動(dòng)器件變動(dòng)的困擾，增強(qiáng)了測量的穩(wěn)定性和可靠性。所有設(shè)置系數(shù)或參數(shù)都是數(shù)字量，操作直觀，保存可靠，測量準(zhǔn)確度高，不會(huì)有偏差。所以，容易實(shí)現(xiàn)與傳感器的互換，容易得到高準(zhǔn)確度測量，改變測量量程方便. |
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