漿液型電磁流量計的探討  六

2． 7 電源管理模塊

為方便使用，系統采用220 V 市電供電，通過開關電源電路將其變換為系統中所需的直流勵磁電源36V 和系統其他部分工作電源± 15 V。模擬調理部分的± 12 V 電源采用線性電源從± 15 V 直接變換; 模擬5 V 電源由線性電源從+ 12 V 變換; DSP 系統所需的數字3． 3 V 和1． 8 V電源先由DC /DC 從+ 15 V 變至+ 5 V，再由低壓差雙路輸出線性電源TPS767D301 將其變換成3． 3 V 和1． 8 V。設計中，模擬電源和數字電源分開設計。系統中同時將TPS767D301 的兩個開漏輸出復位引腳與手動復位電路的輸出直接連接并通過電阻上拉，接入至F2812 復位輸入引腳，以實現F2812 在系統上電和斷電及手動復位時能夠得到有效的復位。

3 系統軟件研制

3． 1 信號處理方法

根據法拉第電磁感應定律及主要噪聲產生機制，電磁流量計輸出信號形式如式( 1) 所示。其中，第一項BDv為由流體流速v 引起的輸出分量，第二項為由于電極回路與磁力線不平行造成的正交分量，第三項為由于渦流效應導致的同相干擾分量，第四項為工頻干擾，第五項為由于電化學效應導致的極化噪聲、流動噪聲及漿液噪聲等。另外，信號中還存在白噪聲。式中: 只有BDv 為反映流體流速的有用信號，而其他分量均為干擾分量。其中，正交干擾和同相干擾可以通過采用方波勵磁的方式并在勵磁穩態進行采樣加以消除。共模工頻干擾項由前置差分放大電路消除。所以，信號處理時主要在于去除差模工頻干擾及電化學效應導致的噪聲。漿液測量時，電化學效應主要引起極化噪聲及固體顆粒劃過電極時的漿液噪聲。極化噪聲引起傳感器輸出信號的基準點漂移、頻率很低，漿液噪聲則表現為電極極化狀態突然被打破并重新建立極化平衡狀態而造成信號較大跳變的過程，其與頻率之間呈1 /f 特性。漿液測量時，如何去除此類噪聲為系統軟件設計的關鍵。針對差模工頻干擾、極化噪聲及白噪聲，由于系統采用方波勵磁，傳感器輸出信號的理想特性也應為方波，所以，系統中采用梳狀帶通濾波器，只讓特定頻率的方波信號通過，從而去除其他頻率分量的噪聲干擾。設系統勵磁頻率為fe( 一般不為工頻頻率) ，則梳狀帶通濾波器的帶通中心頻率設置為fe、3fe、5fe、7fe等。梳狀帶通濾波器Z域傳遞函數如式( 2) 所示。其中，n 為濾波器階數，其值為

勵磁半周期采樣點數。

電磁流量計