张 伦, 徐科军,2, 徐浩然, 乐 静, 刘 文, 刘陈慈, 黄 雅

(1. 合肥工业大学 电气与自动化工程学院, 安徽 合肥 230009;2. 工业自动化安徽省工程技术研究中心, 安徽 合肥 230009)

1 引 言

科氏质量流量计[1,2]可以直接测量流体的质量流量,测量精度高、应用广泛。数字信号处理技术是其核心技术,对测量精度和测量稳定性起决定性作用。目前,科氏质量流量计在测量单相流量[3,4]时,信号处理方法较为成熟,处理精度较高。但是,在实际应用中,经常遇到一些流量启停频繁的批料流[5,6]工况。批料流发生的整个过程是:流量由零迅速增大,在最大值保持一段时间,再迅速下降至零。例如,加气机加气、油料装车、化妆品灌装等均属于批料流工况,该种工况下要求算法具有较快的响应速度,同时保证稳态测量结果波动小。目前有多种信号处理方法,如过零检测算法[7,8]、滑动Goertzel算法[9,10]、正交解调算法[11]、希尔伯特变换[12]、DTFT算法[13]等,在不考虑后期处理,仅从算法本身的角度来看,正交解调算法由于不依赖于信号频率的预知,避免了批料流开启和关断过程中相位差突变频率重新收敛所产生的延时,具有较快的响应速度,且稳态波动较小,因而适用于批料流工况。Endress+Hauser公司[14]、Foxboro公司[15]率先将正交解调的方法应用于科氏质量流量计的信号处理中,但并未披露相关的技术细节,也并没有将其应用于批料流。正交解调算法最终的计算精度与算法中的低通滤波环节有直接关系,徐科军[11]等从正交解调原理出发,针对解调后信号频率分量的特点,设计了滤波效果较好的滤波器,但是,其计算量较大,并未在DSP(digital signal processing)上实时实现。……