智能電磁流量計(jì)信號處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
信號處理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
電磁流量計(jì)信號處理系統(tǒng)采集和處理的信號，為導(dǎo)電流體在勵磁線圈的磁場作用下在電極兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，故感應(yīng)電動勢信號和勵磁信號存在時間上的對應(yīng)關(guān)系。在一個勵磁周期內(nèi)，需要完成信號的調(diào)零、采集、計(jì)算處理及通訊等多個控制任務(wù)，信號處理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)主要集中為信號測量和處理的時序設(shè)計(jì)。
5．3．1勵磁和信號采集時序設(shè)計(jì)
根據(jù)前述的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以工頻電源提取50Hz同步信號作為基準(zhǔn)進(jìn)行勵磁、數(shù)據(jù)采集等各項(xiàng)控制，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理也需要與之同步。I勵憾信號I l I 。I I f ‘ 信號h k卜一]。r一卜I采樣區(qū)間廠—一數(shù)據(jù)米樣區(qū)fBJ————] n向陽幾陽～ ／ I I ＼二一二饋矗j’I 圖5．1l 工頻50Hz二分頻時勵磁電流、信號波形及數(shù)據(jù)采集時序如圖5-11所示，以50Hz二分頻為例設(shè)計(jì)勵磁和信號采集時序。由工頻提取的50Hz同步信號的正跳變作為CPU的外部中斷信號，50}王z二分頻就是每兩個同步周期為一個勵磁采樣周期。
一個磁場激勵及數(shù)據(jù)的采集周期是以接收到工頻同步信號開始。在每個周期起始的零勵磁時段，要根據(jù)采樣數(shù)據(jù)更新反饋信號的值，在之后的一個勵磁周期內(nèi)反饋信號值保持不變。當(dāng)零勵磁結(jié)束后，打開正向勵磁電流開關(guān)，此時勵磁電流需要一個瞬態(tài)時間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)，感應(yīng)電動勢信號也會由于磁場的瞬態(tài)變化出現(xiàn)沖擊尖峰。當(dāng)勵磁電流進(jìn)入穩(wěn)定值時，勵磁磁場穩(wěn)定，感應(yīng)電動勢信號趨于平穩(wěn)，即可進(jìn)行正勵磁階段的流量數(shù)據(jù)采集。在下一個同步信號正跳變之前結(jié)束信號采集，這個階段采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過均值處理后存入Xl。反向勵磁階段的信號采集與正向勵磁階段相同，也是在信號平穩(wěn)后開始采集，下一個同步信號正跳變到來之前結(jié)束，這個階段采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過均值處理后存入X2。反映流量的感應(yīng)電動勢信號可由x=髟伍l—x2) (5-4) 計(jì)算得到。由4．1節(jié)可知，這樣做是為了消除極化電壓干擾和工頻串模干擾，Xl 和x2理論上應(yīng)為等效干擾點(diǎn)。所以在設(shè)計(jì)時序時，要保證信號采集的對稱性， 正反向勵磁階段的起止時間一致。I勵磁信號I l l l I —t I米樣區(qū)同幾幾幾。＼采樣f(判斷，—— 一●一t 圖5—1 2零漂一次無法消除情況示意在系統(tǒng)啟動階段，或者流量發(fā)生顯著變化時，會產(chǎn)生零漂很大，一次調(diào)整反饋不能將之抵消的情況。這個時候，感應(yīng)電動勢信號并不能反映流量的變化，是無意義的信號。所以同一個勵磁周期內(nèi)就不需要再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理操作。為了應(yīng)對這種情況，可以設(shè)置一個狀態(tài)標(biāo)志位，用來指示零漂調(diào)整是否滿足要求； 在每個周期起始的零勵磁階段，做好采樣后加一個判斷，假如零漂調(diào)整狀態(tài)標(biāo)志位為1，那么本周期不再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集等操作，同時在正向勵磁結(jié)束后的零勵磁階段再進(jìn)行一次反饋值的更新。這樣既避免了無效數(shù)據(jù)的采集，也可以更快的將零漂消除掉，如圖5．12所示。
5．3．2電磁流量計(jì)信號處理系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)
根據(jù)前面系統(tǒng)設(shè)計(jì)和時序設(shè)計(jì)的要求，勵磁采樣周期由同步信號作為基準(zhǔn)產(chǎn)生。還是以50Hz二分頻為例來介紹軟件流程設(shè)計(jì)。圖5．12信號處理系統(tǒng)軟件流程圖
一個勵磁周期內(nèi)，要完成的操作包括：檢測信號是否可以測量、更新反饋信號值、判斷零漂調(diào)整是否滿足要求、信號采樣及均值計(jì)算、流量計(jì)算以及與PC 機(jī)的通訊。在時序設(shè)計(jì)中已經(jīng)知道，這些操作必須滿足時間上的先后關(guān)系，并且要和同步信號相對應(yīng)。
如圖5．12所示，在一個勵磁周期開始時，先對信號進(jìn)行檢測，判斷是否在可測量范圍內(nèi)。假如信號不可測量，要向上位機(jī)發(fā)送錯誤信號，并且關(guān)機(jī)等待一段時間，再重新開機(jī)重新檢測。個零勵磁階段，要采樣并通過DAC的輸出更新反饋信號的值，同時對設(shè)定的狀態(tài)標(biāo)志位進(jìn)行更新，指示的零漂調(diào)整狀態(tài)。正勵磁打開之后，要經(jīng)過一段時間磁場才能平穩(wěn)進(jìn)行信號采樣，在等待的時間內(nèi)可以進(jìn)行上一周期的流量計(jì)算，并送到上位機(jī)。感應(yīng)電動勢信號平穩(wěn)后，開始信號采樣，一直到下一個INT0中斷信號到來正勵磁結(jié)束，這個階段的信號采樣值要做去極值平均濾波處理，保存在X1。反向勵磁周期的采樣過程與正向勵磁周期基本一致，采樣得到的信號經(jīng)過濾波處理保存在x2。在第五次ⅣT0中斷信號到來時，下一個勵磁周期開始，如此循環(huán)往復(fù)，測量流量。勵磁、京時4mt，’ 圖5．13勵磁信號與同步信號的時間對應(yīng)關(guān)系勵磁信號由軟件產(chǎn)生，CPU的I／o口輸出給勵磁驅(qū)動電路，產(chǎn)生的勵磁電流驅(qū)動電磁流量傳感器的勵磁線圈產(chǎn)生磁場。勵磁信號和同步信號有著時間上的對應(yīng)關(guān)系，如圖5．13所示。同步信號的上升沿觸發(fā)INTO中斷，每4次中斷為一個勵磁周期，但是只次和第三次中斷響應(yīng)，其他2次中斷并不改變勵磁狀態(tài)。由于在正向勵磁和反向勵磁之前都存在一個4ms的零勵磁時段，需要定時器T1來幫助完成勵磁過程，其具體實(shí)現(xiàn)流程如圖5．14所示。開拍定時4ms 零勵磁輸出T0中斷關(guān)To 正勵磁輸出勵磁輸出保持不變開仰定時4n塔零勵磁輸出To中斷關(guān)TD 負(fù)勵磁輸出圖5．14生成勵磁信號流程圖。擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、V錐流量計(jì)、V型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)，更多信息請?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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