开封市中仪流量仪表有限公司
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阅读：338发布时间：2021-12-26
电磁流量计关键技术(励磁磁场和信号处理技术)深入研究
电磁流量计信号处理系统的主要功能在于对测量信号进行放大、滤波，其关键工作是零点漂移的消除。
本系统的信号处理方法为基线控制的反馈式信号处理方法．系统实现是以高度集成的片上系统混合信号单片机c帅s1Fo印为中心，进行硬件电路及软件测量时序的设计。系统设计的瘫点有两个．一个是用硬件电路实现模拟信号的区间映射关系， 另一个是软件设计中的励磁和信号采集时序设计。这也是系统实现的关键部分。墅塑壁盟般
本文对电磁流量计的两项关键技术——励磁磁场和信号处理技术进行了比较深入的研究，取得了初步成果。
在广泛查阅国内外相关资料以及对电磁流量计相关基本理论分析总结的基础上，本文简单总结了电磁流量计励磁技术和信号处理方法，分析了电磁流量传感器和信号处理技术的研究现状，进行了传感器励磁线圈的磁场分析和信号处理系统的设计，其主要内容和创新点包括以下几个方面。
l、在非均匀磁场电磁流量传感器设计的理论基础上，针对工业电磁流量传感器采用的矩形鞍状励磁线圈来设计非均匀励磁磁场。
2、以矩形平面励磁线圈磁场分布解析算法为基础，提出了计算矩形鞍状励磁线圈在测量管内的磁场分布的一种折线近似算法；最后通过实验证明，这种折线近似法是一种简单可行的算法。
3、根据上述算法对不同形状和不同尺寸的电磁流量传感器励磁线圈的磁场性能进行比较和分析优化，求得性能的励磁线圈的尺寸和形状。
4、针对智能电磁流量计信号的特点，和基线控制的反馈式信号处理方法以往实现中的问题，提出基线控制法新的实现方法。
5、采用高度集成的片上系统混合信号单片机C805lF060，设计信号处理系统的硬件测量电路。通过DAC的定时反馈来消除零点漂移，实现电磁流量计微弱信号的高倍放大。
6、设计软件测量时序，通过软硬件联调，经实验结果证实，本文设计的电磁流量计信号处理系统的稳定性和重复性都具有很好的应用前景。当然，由于水平和时间的限制，本文的研究还仅仅是在电磁流量计关键技术的研究方面地迈出了一小步，很多工作还应该更加细致和完善，对一些相关的问题还有待进一步的研究和解决。
为此，本课题下一步的研究内容和方向可以主要从以下几个方面考虑。
l、对传感器励磁线圈的磁场分布算法进行改进优化，提高磁场分布的模拟精度和应用范围，可以考虑实现软件化，即输入励磁线圈的类型和参数，即可自动生成其磁场分布的模拟图。
2、本文提出折线近似法是基于解析算法利用Matlab作的近似计算，也可以采用有限元方法进行模拟，并比较两种方法的仿真性能优劣。
3、本文对于磁场性能的比较分析范围较小，可以进一步扩充，增加励磁线圈不同的形状以及比较的参数类型，可以得到更优化的磁场性能。
4、在当前设计中，CPU供电电压选用的oV-3．3V，所以硬件设计中设计到比较繁复的模拟信号区间映射计算；在下一步研究中，可以考虑用．1．65V．1．65V 给CPU供电，可以免去区间映射的步骤，但是要考虑其他会引入的问题。
5、系统的抗干扰性能有待提高，进一步设计时需要加强电磁屏蔽以及PCB 排版布线中的抗干扰措施，把外界对信号的干扰降到更低。
6、测量结果的稳定性和重复性还有待深入分析，继续用实验验证定性测量和定量测量结果，并对测量的精确性进行验证，对仪表进行标定，争取实现仪表的产品化。
衷心希望本文研究的方法和实验结果能对那些致力于电磁流量计的同行及研究、使用人员有所帮助，提供一点有价值的参考信息，那也算是对课题组前期工作的一点肯定和认可。
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