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電磁流量計的數(shù)字運算的系統(tǒng)方案
關(guān)鍵字：電磁流量計 日期：2013-1-19 15:36:15
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電磁流量計的數(shù)字運算的系統(tǒng)方案
前面所述是以模擬量為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的測量運算方法，另一系統(tǒng)是將模擬量運算與數(shù)字量運算相結(jié)合的方法。理論與實踐表明，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)字量直接參與運算和測量，不會受外界干擾，測量的靈敏度及精度較高，性能穩(wěn)定可靠，逸就是當今科學發(fā)展已經(jīng)進入到數(shù)字時代的主要原因之一。電磁流量計是由模擬時代進入數(shù)字時代的一個典型例子，20世紀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，有一部分先進的產(chǎn)品采用了模擬量運算與數(shù)字量運算結(jié)合的先進技術(shù)（就是采用了上面所說的時分割乘法器做運算處理）。90年代以來，轉(zhuǎn)換器已普遍進入以單片計算機為主體的數(shù)字智能化時代。
電磁流量計典型數(shù)字型智能化轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)工作原理，按信號測量系統(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)換器的流量信號也必須經(jīng)過前置放大電路進行高阻抗轉(zhuǎn)換、抑制各種共模干擾、隔離流體直流扳化噪聲，把微弱的流量信號放大，將差動的雙端流量信號變換為單端的流量信號等模擬電路處理后，才能進入信號的數(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，再進入CPU作數(shù)字運算。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通電阻，而且漏電流和導通電阻又都是溫度的函數(shù)。因此，漏電流和導通電阻總要帶來一定的采樣誤差和輸出漂移。再者，對于低頻信號，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重要因素。而數(shù)字型智能轉(zhuǎn)換器是直接對放大的流量信號進行數(shù)字采樣，與模擬型智能轉(zhuǎn)換器相比，顯然減小了信號的采樣誤差和輸出漂移。因此，電磁流量計數(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電壓變換為差動的數(shù)字量。在預定的采樣時間內(nèi)，CPU讀取A/D的輸出數(shù)值；對應用V/F的轉(zhuǎn)換器，CPU讀取輸出脈沖數(shù)。由于采樣時間一定，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。
利用單片機的運算和貯存功能，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)學模型進行運算，實現(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。通過計算也可以得到不同量程下的百分比流量值，并進行測量的上、下限比較．輸出上下限報警信號。可以與預定的總量值比較，實現(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，同時能方便地處理傳感器帶來的零點，實現(xiàn)測量系統(tǒng)的半自動或自動調(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)動器件變動的困擾，增強了測量的穩(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，測量準確度高，不會有偏差。所以，容易實現(xiàn)與傳感器的互換，容易得到高準確度測量，改變測量量程方便. |
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