科氏质量流量计数字闭环系统的设计与实现.docxVIP

第 27卷 第 5期仪器仪表学报Vol27No.52006年 5月ChieseJournalofScintfcIstumentMay.2006科氏质量流量计数字闭环系统的设计与实现*邢维巍樊尚春郑德智(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083)摘要提出并实现了一种科氏质量流量计的新型数字闭环系统。其闭环幅度控制基于数字信号处理方法和数字控制律,改善了系统的动态品质、稳态精度和抗干扰能力;系统设计综合了模拟技术和数字技术优势,降低了硬件成本和算法复杂度。关键词科氏质量流量计闭环系统自动增益控制数字控制中图分类号+A 国家标准学科分类代码460.4030DiialClsedLoopSystm ofCorilsMassFlwmetrXigWeiwe FanShangchun ZhengDezhi(SchoolofInsrumentton,BeiangUnierst,Beiig1###$%,hia)’(sta) A no*el+iialclse lo,systm ofCorilsmassfowmetr(CMF)i+eie an+realze.Clselo,am,lt+econtoli -ase on+iialsinal,rocessmeto+san++iialcontolruls,soastoi ,ro*e+ynami resonse, sttc,reciin, an+ en*ionmenta+a,t-iiy. Accorig t ,ractcalreuiement, aharwareschemetatcom-iesa+*antgesof-ot analgan++iialtchnolgyise ,lye,sotatteharwarecostan+alorihm com,l/iycan-ereuce,an+tettl,erfrmancecan-ei ,ro*e.0eywords Corilsmassfowmetr Clse lo,systm Autmatcgaincontol DiialcontolrulsCMF在测量精度和重复性方面具有独特优势,并兼具1 引言密度测量功能 213。CMF产品的组成如图 1所示。为 实 现 CMF的 测 量 原 理,敏 感 单 元 中 的 谐 振 子科 氏 质 量 流 量 计 (CMF)是 一 种 基 于 谐 振 原 理 和(测量管)必须维持稳定的谐振状态,这是通过敏感单元 S与 反 馈 控 制 单 元 F组 成 的 闭 环 系 统 的 自 激 振 荡来实现的。CMF闭环系统一般结构如图 2所示。CMF的性能从根本上取决于敏感单元,但变送器也是影响其整体性能的重要因素。变送器技术正由传统的模拟式 223向数字式 23443发展,数字闭环系统是其中的重要一环。文献243的数字闭环系统方案采用了基于DS5、5ower5C及 F56A的高端硬件平台及复杂的时域和频域算法,达到了比较理想的性能。文中则提出并实现了一种基于低端硬件平台的新型数字闭环系的设计方案。该方案中系统的动态品质、稳态精度和抗干扰能力都得到了较大改善。图 1 CMF组成框图科氏 效 应 (Corilsefect)的 直 接 质 量 流 量 传 感 器。* 本文于 2004年 12月收到,系国家自然科学基金资助项目。.n ii n rTH814 .6 文献标识码gt o i on it ai h v iy jn nr t + * + + +gt o o e i l s s i oo +iu r s gt g h gt r e mc , + .ai so r a lt n o i r s+ +n h o gt e m o h h+ g t + + +e t h oa o mi l o + o e o i r gt r ei462仪器仪表学报第 27卷可见,维持闭 环 自 激 条 件 的 关 键 在 于 控 制 AF,实现式(4),从而维持幅度条件(2)。2.2 基于 IAGC的闭环系统模型前置放大环节负责输入信号放大。鉴于 CMF拾振信号幅度相当大(100mV量级),该环节毋需复杂的信号处理措施,只需简单的线性放大器,加上