DSP数字信号处理器在科里奥利质量流量计上的应用

1、DSP数字信号处置惩罚器在科里奥利质量流量计上的应用艾默生历程办理旗下的高准(irtin)公司新近推出VD多参数数字变送器，它以DSP数字信号处置惩罚技能的利用为特点，表现了高准公司在科里奥利质量流量丈量技能上的雄丰富力。高准VD多参数数字技能提供了一个形式化的布局来重新界说传感器和变送器，并使流量计事情得更机灵。DSP数字信号处置惩罚器的焦点处置惩罚器与传感器安装在一起，把来自科里奥利传感器中的模拟信号转换为数字信号，并产生一个正比于质量流量的电子信号。1000系列和2000系列两种变送器可与焦点处置惩罚器之间通过平凡的4线电缆相毗连，它们将输出终极丈量信号、提供表现和一些其他的成效。变送器

2、也可以一体地与焦点处置惩罚器安装在一起。一什么是DSP数字信号处置惩罚器DSP数字信号处置惩罚器是一个及时处置惩罚信号的微处置惩罚器。家用电脑的微处置惩罚器按照储存在存储器里的数据举行事情，这对付结算支票或玩电子游戏是符合的，但它不克不及处置惩罚某些实际天下里的工具，如音频信号、视频信号、医疗传感器的信号或来自于科里奥利传感器的信号。这里我们必要一个非常快的微处置惩罚器对这些信号做种种我们想要做的阐发。家用电脑必要表现器、磁盘驱动器、打印机、软件和一些毗连电缆，像家用电脑里的微处置惩罚器一样，DSP数字信号处置惩罚器也必要支持的软件和硬件。在DSP的天下里，我们必要做的第一件事就是要把实际天下

3、里的信号转换成为DSP天下里的信号，所用的装置被称为“模拟数字转换器。我们也必要一些软件去操纵“数字化信号，让我们举一个例子来看看我们用软件可做些什么。在远间隔通话中，我们偶然会听到本身声音的回声，这令人气恼。人的耳朵风俗于过滤掉短回声，但是长回声使通讯非常困难。 公司复制了你的声音然后在符合的时间加到它的反向以消除回声，不是回声没有产生，它只是被非常庞大的DSP数字信号处置惩罚软件过滤掉了。在科里奥利流量计里，我们使丈量管在一个的频率下振动，因此任安在此振动频率范畴之外的频率都是“噪声，必要撤除它们以正确地确定质量流量。比方，一个50Hz或60Hz的信号很大概泉源于与四周动力线的耦合。如安在

4、实际上“过滤这些多余的信号那么必要一些更多的在当时候所得到的配景信息，图1表白了噪声怎样出如今原转换器信号上，以及被过滤后的终极信号。既然我们已经处置惩罚了信号，就必要把它从数字天下再转换回到实际天下，完成这项使命的装置是“数字模拟转换器。我们必要一些存储器来储存DSP数字信号处置惩罚步伐，也必要一些操纵装置去实现DSP数字信号处置惩罚器。二DSP数字信号处置惩罚技能为科里奥利质量流量计带来的利益和家用电脑处置惩罚数据带来的利益一样，DSP数字信号处置惩罚技能也给处置惩罚实际天下的信号带来了同样的利益：DSP数字信号处置惩罚器比传统的模拟处置惩罚器要小得多，这正是我们怎样能把全部技能都封装到焦

5、点处置惩罚器中并使传感器智能化的缘故原由；比起传统的模拟处置惩罚器，DSP数字信号处置惩罚器利用了更小的能量和更少的元件，并进步了可靠性；DSP数字信号处置惩罚器的正确度至少比雷同的模拟处置惩罚器高一个数量级，这意味着纵然较差的传感器信号也能得出较好的终极丈量值；通过软件更新，焦点处置惩罚器可实用于其他的传感器范例。对付高准产物来说，这意味着市场开拓更快；对付用户来说，这意味着更少的备用部件。三和DSP数字信号处置惩罚器有关的一些数学知识天然界存在的信号一样平常是一连的，并可被一连变革的电压信号所表现。科里奥利流量计的信号也是一连信号，当我们通过一个模拟数字转换器来发送信号时，终究上我们已把信

6、号量化为离散的或数字化的样本。比方，假设我们通过一个12位的AD以每秒1000个样本的采样率来传送转换器的电压，每毫秒我们将信号量化为212=4096个大概的级别之一。图2表现了一个已被量化后的信号。AD运行一秒我们可网罗1000个转换器电压的样本，我们称样本的数量为N。假设必要，我们可把全部的采样值加在一起，然后除以N来盘算转换器电压的均匀值。以一个雷同的情势我们可盘算信号的尺度缺点，均匀值代表我们想丈量的实际信号，而尺度缺点代表噪声信号。均匀值的平方除以尺度缺点的平方被称作信噪比或SNR。信噪比越高，被阐发的数据的质量就越高。这些盘算可用于盘算被测变量的值。过滤和减小带宽(技能上叫作十倍程

7、落落率)可用于进步信噪比和质量流量的正确度。四傅立叶阐发傅立叶阐发是以法国数学家和物理学家JeanBaptisteLsephFurier的名字定名的阐发要领。傅立叶以为任何一连的周期信号可被适被选择的正弦信号波的总和所形貌。取一个一连的周期信号并把它转换为一族正弦波被界说为举行一个傅立叶变更。傅立叶变更在数学上很庞大，但我们只需大抵相识即可。焦点处置惩罚器取已量化的转换器信号并举行了信号的傅立叶变更，如图3所示。五数字滤波图3中信号的频谱，只有一个信号数据，别的的都是噪声，100Hz的信号代表了丈量管的振动频率。我们也看到了在200Hz、300Hz、400Hz等频率处的信号，这些被称为二次、三

8、次和四次谐波。我们还看到了一个泉源于动力线耦合的60Hz的小信号。这些数据在DSP的存储器里只是一个表格，我们想做的是扬弃任何实际丈量中所不必要的信息，也就是要忽略掉100Hz丈量管频率之外的信息，这被称为数字滤波。留意到在图3中只有一个信号在100Hz丈量管频率四周，在较老的传感器中，通常确定信号四周什么是数据和什么是噪声都黑白常困难的。高准传感器在丈量管事情频率四周有一个分外高的信号纯度，这就是高准质量流量计具有高正确度的一个紧张缘故原由。六DSP数字信号处置惩罚技能对高准质量流量计的实际意义与利用时间常量去阻抑和不变信号比拟，利用DSP数字信号处置惩罚技能的重要利益之一是可以或许以一个被

9、进步了的采样率去过滤及时信号，这使得流量计对流量的阶跃变革的相应时间快多了。利用VD多参数数字变送器的相应时间比利用模拟信号处置惩罚的传统变送器快24倍，更快的相应时间会进步短批量操纵的服从和正确度。在发动机测试装置里，我们能更好地丈量发动机对燃料喷射的阶跃变革的相应。用一个紧凑的校验装置还能进步现场校验高准流量计的本领。图4是VD多参数数字科里奥利变送器、压力变送器和平凡科里奥利变送器对流量的阶跃变革的相应。DSP数字信号处置惩罚技能另一个颇有代价的实例是气体丈量。气体丈量是一个更富有挑衅性的应用，由于高速气体通过流量计会引起相对较严峻的噪声。通过高准Elite系列传感器，与流量信号稠浊的噪声已被减至最校如今DSP数字信号处置惩罚技能能更好地滤波，并进一步减小了质量流量计对噪声的敏感度。接纳VD多参数数字变送器丈量气体的结果在重复性和正确度上都有了明显进步，结果如图5、图6所示。七将来DSP数字信号处置惩罚技能提供了一个“通往处置惩罚的窗户，本日，当欣赏这个窗户时，起首会合在丈量管振动频率四周的信号上。实际上，成心地扬弃了别的的信息，很大概正是隐蔽在这些“无用的数据里的信息会铺平通往新的诊断技能的途径。比方，频谱阐发大概会引导我们获得在混合气氛或团状活动流体丈量上的盼望，流体在丈量管内壁的附着也是另一个有盼望被DSP数字信号处