DSP數字信號處理器在科里奧利質量流量計上的應用

1、DSP數字信號處置懲罰器在科里奧利質量流量計上的應用艾默生歷程辦理旗下的高準(irtin)公司新近推出VD多參數數字變送器，它以DSP數字信號處置懲罰技能的利用為特點，表現了高準公司在科里奧利質量流量丈量技能上的雄豐富力。高準VD多參數數字技能提供了一個形式化的布局來重新界說傳感器和變送器，并使流量計事情得更機靈。DSP數字信號處置懲罰器的焦點處置懲罰器與傳感器安裝在一起，把來自科里奧利傳感器中的模擬信號轉換為數字信號，并產生一個正比于質量流量的電子信號。1000系列和2000系列兩種變送器可與焦點處置懲罰器之間通過平凡的4線電纜相毗連，它們將輸出終極丈量信號、提供表現和一些其他的成效。變送器

2、也可以一體地與焦點處置懲罰器安裝在一起。一什么是DSP數字信號處置懲罰器DSP數字信號處置懲罰器是一個及時處置懲罰信號的微處置懲罰器。家用電腦的微處置懲罰器按照儲存在存儲器里的數據舉行事情，這對付結算支票或玩電子游戲是符合的，但它不克不及處置懲罰某些實際天下里的工具，如音頻信號、視頻信號、醫(yī)療傳感器的信號或來自于科里奧利傳感器的信號。這里我們必要一個非?？斓奈⑻幹脩土P器對這些信號做種種我們想要做的闡發(fā)。家用電腦必要表現器、磁盤驅動器、打印機、軟件和一些毗連電纜，像家用電腦里的微處置懲罰器一樣，DSP數字信號處置懲罰器也必要支持的軟件和硬件。在DSP的天下里，我們必要做的第一件事就是要把實際天下

3、里的信號轉換成為DSP天下里的信號，所用的裝置被稱為“模擬數字轉換器。我們也必要一些軟件去操縱“數字化信號，讓我們舉一個例子來看看我們用軟件可做些什么。在遠間隔通話中，我們偶然會聽到本身聲音的回聲，這令人氣惱。人的耳朵風俗于過濾掉短回聲，但是長回聲使通訊非常困難。 公司復制了你的聲音然后在符合的時間加到它的反向以消除回聲，不是回聲沒有產生，它只是被非常龐大的DSP數字信號處置懲罰軟件過濾掉了。在科里奧利流量計里，我們使丈量管在一個的頻率下振動，因此任安在此振動頻率范疇之外的頻率都是“噪聲，必要撤除它們以正確地確定質量流量。比方，一個50Hz或60Hz的信號很大概泉源于與四周動力線的耦合。如安在

4、實際上“過濾這些多余的信號那么必要一些更多的在當時候所得到的配景信息，圖1表白了噪聲怎樣出如今原轉換器信號上，以及被過濾后的終極信號。既然我們已經處置懲罰了信號，就必要把它從數字天下再轉換回到實際天下，完成這項使命的裝置是“數字模擬轉換器。我們必要一些存儲器來儲存DSP數字信號處置懲罰步伐，也必要一些操縱裝置去實現DSP數字信號處置懲罰器。二DSP數字信號處置懲罰技能為科里奧利質量流量計帶來的利益和家用電腦處置懲罰數據帶來的利益一樣，DSP數字信號處置懲罰技能也給處置懲罰實際天下的信號帶來了同樣的利益：DSP數字信號處置懲罰器比傳統的模擬處置懲罰器要小得多，這正是我們怎樣能把全部技能都封裝到焦

5、點處置懲罰器中并使傳感器智能化的緣故原由；比起傳統的模擬處置懲罰器，DSP數字信號處置懲罰器利用了更小的能量和更少的元件，并進步了可靠性；DSP數字信號處置懲罰器的正確度至少比雷同的模擬處置懲罰器高一個數量級，這意味著縱然較差的傳感器信號也能得出較好的終極丈量值；通過軟件更新，焦點處置懲罰器可實用于其他的傳感器范例。對付高準產物來說，這意味著市場開拓更快；對付用戶來說，這意味著更少的備用部件。三和DSP數字信號處置懲罰器有關的一些數學知識天然界存在的信號一樣平常是一連的，并可被一連變革的電壓信號所表現?？评飱W利流量計的信號也是一連信號，當我們通過一個模擬數字轉換器來發(fā)送信號時，終究上我們已把信

6、號量化為離散的或數字化的樣本。比方，假設我們通過一個12位的AD以每秒1000個樣本的采樣率來傳送轉換器的電壓，每毫秒我們將信號量化為212=4096個大概的級別之一。圖2表現了一個已被量化后的信號。AD運行一秒我們可網羅1000個轉換器電壓的樣本，我們稱樣本的數量為N。假設必要，我們可把全部的采樣值加在一起，然后除以N來盤算轉換器電壓的均勻值。以一個雷同的情勢我們可盤算信號的尺度缺點，均勻值代表我們想丈量的實際信號，而尺度缺點代表噪聲信號。均勻值的平方除以尺度缺點的平方被稱作信噪比或SNR。信噪比越高，被闡發(fā)的數據的質量就越高。這些盤算可用于盤算被測變量的值。過濾和減小帶寬(技能上叫作十倍程

7、落落率)可用于進步信噪比和質量流量的正確度。四傅立葉闡發(fā)傅立葉闡發(fā)是以法國數學家和物理學家JeanBaptisteLsephFurier的名字定名的闡發(fā)要領。傅立葉以為任何一連的周期信號可被適被選擇的正弦信號波的總和所形貌。取一個一連的周期信號并把它轉換為一族正弦波被界說為舉行一個傅立葉變更。傅立葉變更在數學上很龐大，但我們只需大抵相識即可。焦點處置懲罰器取已量化的轉換器信號并舉行了信號的傅立葉變更，如圖3所示。五數字濾波圖3中信號的頻譜，只有一個信號數據，別的的都是噪聲，100Hz的信號代表了丈量管的振動頻率。我們也看到了在200Hz、300Hz、400Hz等頻率處的信號，這些被稱為二次、三

8、次和四次諧波。我們還看到了一個泉源于動力線耦合的60Hz的小信號。這些數據在DSP的存儲器里只是一個表格，我們想做的是揚棄任何實際丈量中所不必要的信息，也就是要忽略掉100Hz丈量管頻率之外的信息，這被稱為數字濾波。留意到在圖3中只有一個信號在100Hz丈量管頻率四周，在較老的傳感器中，通常確定信號四周什么是數據和什么是噪聲都黑白常困難的。高準傳感器在丈量管事情頻率四周有一個分外高的信號純度，這就是高準質量流量計具有高正確度的一個緊張緣故原由。六DSP數字信號處置懲罰技能對高準質量流量計的實際意義與利用時間常量去阻抑和不變信號比擬，利用DSP數字信號處置懲罰技能的重要利益之一是可以或許以一個被

9、進步了的采樣率去過濾及時信號，這使得流量計對流量的階躍變革的相應時間快多了。利用VD多參數數字變送器的相應時間比利用模擬信號處置懲罰的傳統變送器快24倍，更快的相應時間會進步短批量操縱的服從和正確度。在發(fā)動機測試裝置里，我們能更好地丈量發(fā)動機對燃料噴射的階躍變革的相應。用一個緊湊的校驗裝置還能進步現場校驗高準流量計的本領。圖4是VD多參數數字科里奧利變送器、壓力變送器和平凡科里奧利變送器對流量的階躍變革的相應。DSP數字信號處置懲罰技能另一個頗有代價的實例是氣體丈量。氣體丈量是一個更富有挑釁性的應用，由于高速氣體通過流量計會引起相對較嚴峻的噪聲。通過高準Elite系列傳感器，與流量信號稠濁的噪聲已被減至最校如今DSP數字信號處置懲罰技能能更好地濾波，并進一步減小了質量流量計對噪聲的敏感度。接納VD多參數數字變送器丈量氣體的結果在重復性和正確度上都有了明顯進步，結果如圖5、圖6所示。七將來DSP數字信號處置懲罰技能提供了一個“通往處置懲罰的窗戶，本日，當欣賞這個窗戶時，起首會合在丈量管振動頻率四周的信號上。實際上，成心地揚棄了別的的信息，很大概正是隱蔽在這些“無用的數據里的信息會鋪平通往新的診斷技能的途徑。比方，頻譜闡發(fā)大概會引導我們獲得在混合氣氛或團狀活動流體丈量上的盼望，流體在丈量管內壁的附著也是另一個有盼望被DSP數字信號處