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科氏质量流量计的设介绍及信号处理

点击次数:395 发布时间:2017-04-20
 
双管式科氏质量流量计采用结构对称的两根管子。两根管子弯成U型,流体平均地流入两平行的管子内。两个管在驱动力的作用下反相振动。为了减少能量损失,管子在谐振频率下工作。两根管子对称设计,不受流体密度、速度、温度以及压力的影响。这样的对称设计可使测量系统和外部干扰实现良好的解耦。  单管式的和双管式的相比更紧凑,更易于清洁,并且流体的压力损失也比双管的要小。不过单管式的需要另外设置特殊的平衡系统,这也在无形中增加了其复杂度和成本。总的来说,单管式的有两种设计。*种设计是将管子弯成两个圈,这和双管式的非常类似,只不过其是串联的而双管式的是并联的。这种弯曲的设计带来的好处是更宽的温度范围。但这种设计的缺陷是排水不易。另一种单管式的设计是直管式的。这种设计更易于清洗且能适应各种流体密度。  
在双管式和单管式之间,还有一个折中的设计是双直管式。其两个管子的设计自然地提供了平衡而不需要额外添加平衡机构,从而降低了成本也减轻了仪器的重量。和单直管类似,双直管结构紧凑且易于清洗。不过由于分流的影响,流体的压力损失比较大。
科氏质量流量计的信号处理 
科氏质量流量计的驱动电路产生特定驱动脉冲让管子以一定的幅度振动。当流体的性质发生改变时,驱动电路必须能快速响应。比如当流体中混入气泡时,阻尼会迅速增加,这要求系统迅速提供更多的激励能量,以保证振荡幅度平稳。 激励频率要和系统的谐振频率一致,这要求驱动电路不仅能控制振荡幅度,还要能控制振荡频率。科氏质量流量计的动态响应性能在一些应用如快速控制操作、周期流量波动、快速批灌是十分重要的因素。  
传感器获得的是微弱的正弦信号,其在进一步的信息处理前需要进行放大。所用到的放大器要有很大的带宽以减小额外的零点误差。在科氏质量流量计的相位差测量中。幅值比测量法和时间差的直接测量法,主要是依靠模拟电路来实现,可称为模拟式的。模拟电路的稳定性较差。易受环境温度等因素的影响,zui终影响到其计量精度。采用傅里叶变换算法,辅以锁相环技术,使用双通道高速高精度的A/D芯片对两路传感器信号同步采样后.以数字信号处理器DSP为运算核心,实时地计算出两路信号的相位差和频率,从而得到流体的质量流量和密度等信息,实现了从模拟式到数字式的转变。与传统的模拟式的相比.减少了模拟电路对相位差测量的影响。采用傅里叶算法把信号从时域变换到频域进行频谱分析,可以对信号更加准确、有效、快速地分析与处理,有效地抑制了高次谐波和噪声的干扰,提高了相位差和频率的测量精度,进而提高了科氏质量流量计的计量精度。
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