DSP數(shù)字信號(hào)處理器在科里奧利質(zhì)量流量計(jì)上的應(yīng)用

1、DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器在科里奧利質(zhì)量流量計(jì)上的應(yīng)用艾默生歷程辦理旗下的高準(zhǔn)(irtin)公司新近推出VD多參數(shù)數(shù)字變送器，它以DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能的利用為特點(diǎn)，表現(xiàn)了高準(zhǔn)公司在科里奧利質(zhì)量流量丈量技能上的雄豐富力。高準(zhǔn)VD多參數(shù)數(shù)字技能提供了一個(gè)形式化的布局來重新界說傳感器和變送器，并使流量計(jì)事情得更機(jī)靈。DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器的焦點(diǎn)處置懲罰器與傳感器安裝在一起，把來自科里奧利傳感器中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)正比于質(zhì)量流量的電子信號(hào)。1000系列和2000系列兩種變送器可與焦點(diǎn)處置懲罰器之間通過平凡的4線電纜相毗連，它們將輸出終極丈量信號(hào)、提供表現(xiàn)和一些其他的成效。變送器

2、也可以一體地與焦點(diǎn)處置懲罰器安裝在一起。一什么是DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器是一個(gè)及時(shí)處置懲罰信號(hào)的微處置懲罰器。家用電腦的微處置懲罰器按照儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器里的數(shù)據(jù)舉行事情，這對(duì)付結(jié)算支票或玩電子游戲是符合的，但它不克不及處置懲罰某些實(shí)際天下里的工具，如音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、醫(yī)療傳感器的信號(hào)或來自于科里奧利傳感器的信號(hào)。這里我們必要一個(gè)非?？斓奈⑻幹脩土P器對(duì)這些信號(hào)做種種我們想要做的闡發(fā)。家用電腦必要表現(xiàn)器、磁盤驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)、軟件和一些毗連電纜，像家用電腦里的微處置懲罰器一樣，DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器也必要支持的軟件和硬件。在DSP的天下里，我們必要做的第一件事就是要把實(shí)際天下

3、里的信號(hào)轉(zhuǎn)換成為DSP天下里的信號(hào)，所用的裝置被稱為“模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。我們也必要一些軟件去操縱“數(shù)字化信號(hào)，讓我們舉一個(gè)例子來看看我們用軟件可做些什么。在遠(yuǎn)間隔通話中，我們偶然會(huì)聽到本身聲音的回聲，這令人氣惱。人的耳朵風(fēng)俗于過濾掉短回聲，但是長(zhǎng)回聲使通訊非常困難。 公司復(fù)制了你的聲音然后在符合的時(shí)間加到它的反向以消除回聲，不是回聲沒有產(chǎn)生，它只是被非常龐大的DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰軟件過濾掉了。在科里奧利流量計(jì)里，我們使丈量管在一個(gè)的頻率下振動(dòng)，因此任安在此振動(dòng)頻率范疇之外的頻率都是“噪聲，必要撤除它們以正確地確定質(zhì)量流量。比方，一個(gè)50Hz或60Hz的信號(hào)很大概泉源于與四周動(dòng)力線的耦合。如安在

4、實(shí)際上“過濾這些多余的信號(hào)那么必要一些更多的在當(dāng)時(shí)候所得到的配景信息，圖1表白了噪聲怎樣出如今原轉(zhuǎn)換器信號(hào)上，以及被過濾后的終極信號(hào)。既然我們已經(jīng)處置懲罰了信號(hào)，就必要把它從數(shù)字天下再轉(zhuǎn)換回到實(shí)際天下，完成這項(xiàng)使命的裝置是“數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。我們必要一些存儲(chǔ)器來儲(chǔ)存DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰步伐，也必要一些操縱裝置去實(shí)現(xiàn)DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器。二DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能為科里奧利質(zhì)量流量計(jì)帶來的利益和家用電腦處置懲罰數(shù)據(jù)帶來的利益一樣，DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能也給處置懲罰實(shí)際天下的信號(hào)帶來了同樣的利益：DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器比傳統(tǒng)的模擬處置懲罰器要小得多，這正是我們?cè)鯓幽馨讶考寄芏挤庋b到焦

5、點(diǎn)處置懲罰器中并使傳感器智能化的緣故原由；比起傳統(tǒng)的模擬處置懲罰器，DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器利用了更小的能量和更少的元件，并進(jìn)步了可靠性；DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器的正確度至少比雷同的模擬處置懲罰器高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這意味著縱然較差的傳感器信號(hào)也能得出較好的終極丈量值；通過軟件更新，焦點(diǎn)處置懲罰器可實(shí)用于其他的傳感器范例。對(duì)付高準(zhǔn)產(chǎn)物來說，這意味著市場(chǎng)開拓更快；對(duì)付用戶來說，這意味著更少的備用部件。三和DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰器有關(guān)的一些數(shù)學(xué)知識(shí)天然界存在的信號(hào)一樣平常是一連的，并可被一連變革的電壓信號(hào)所表現(xiàn)?？评飱W利流量計(jì)的信號(hào)也是一連信號(hào)，當(dāng)我們通過一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來發(fā)送信號(hào)時(shí)，終究上我們已把信

6、號(hào)量化為離散的或數(shù)字化的樣本。比方，假設(shè)我們通過一個(gè)12位的AD以每秒1000個(gè)樣本的采樣率來傳送轉(zhuǎn)換器的電壓，每毫秒我們將信號(hào)量化為212=4096個(gè)大概的級(jí)別之一。圖2表現(xiàn)了一個(gè)已被量化后的信號(hào)。AD運(yùn)行一秒我們可網(wǎng)羅1000個(gè)轉(zhuǎn)換器電壓的樣本，我們稱樣本的數(shù)量為N。假設(shè)必要，我們可把全部的采樣值加在一起，然后除以N來盤算轉(zhuǎn)換器電壓的均勻值。以一個(gè)雷同的情勢(shì)我們可盤算信號(hào)的尺度缺點(diǎn)，均勻值代表我們想丈量的實(shí)際信號(hào)，而尺度缺點(diǎn)代表噪聲信號(hào)。均勻值的平方除以尺度缺點(diǎn)的平方被稱作信噪比或SNR。信噪比越高，被闡發(fā)的數(shù)據(jù)的質(zhì)量就越高。這些盤算可用于盤算被測(cè)變量的值。過濾和減小帶寬(技能上叫作十倍程

7、落落率)可用于進(jìn)步信噪比和質(zhì)量流量的正確度。四傅立葉闡發(fā)傅立葉闡發(fā)是以法國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家JeanBaptisteLsephFurier的名字定名的闡發(fā)要領(lǐng)。傅立葉以為任何一連的周期信號(hào)可被適被選擇的正弦信號(hào)波的總和所形貌。取一個(gè)一連的周期信號(hào)并把它轉(zhuǎn)換為一族正弦波被界說為舉行一個(gè)傅立葉變更。傅立葉變更在數(shù)學(xué)上很龐大，但我們只需大抵相識(shí)即可。焦點(diǎn)處置懲罰器取已量化的轉(zhuǎn)換器信號(hào)并舉行了信號(hào)的傅立葉變更，如圖3所示。五數(shù)字濾波圖3中信號(hào)的頻譜，只有一個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)，別的的都是噪聲，100Hz的信號(hào)代表了丈量管的振動(dòng)頻率。我們也看到了在200Hz、300Hz、400Hz等頻率處的信號(hào)，這些被稱為二次、三

8、次和四次諧波。我們還看到了一個(gè)泉源于動(dòng)力線耦合的60Hz的小信號(hào)。這些數(shù)據(jù)在DSP的存儲(chǔ)器里只是一個(gè)表格，我們想做的是揚(yáng)棄任何實(shí)際丈量中所不必要的信息，也就是要忽略掉100Hz丈量管頻率之外的信息，這被稱為數(shù)字濾波。留意到在圖3中只有一個(gè)信號(hào)在100Hz丈量管頻率四周，在較老的傳感器中，通常確定信號(hào)四周什么是數(shù)據(jù)和什么是噪聲都黑白常困難的。高準(zhǔn)傳感器在丈量管事情頻率四周有一個(gè)分外高的信號(hào)純度，這就是高準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)具有高正確度的一個(gè)緊張緣故原由。六DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能對(duì)高準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的實(shí)際意義與利用時(shí)間常量去阻抑和不變信號(hào)比擬，利用DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能的重要利益之一是可以或許以一個(gè)被

9、進(jìn)步了的采樣率去過濾及時(shí)信號(hào)，這使得流量計(jì)對(duì)流量的階躍變革的相應(yīng)時(shí)間快多了。利用VD多參數(shù)數(shù)字變送器的相應(yīng)時(shí)間比利用模擬信號(hào)處置懲罰的傳統(tǒng)變送器快24倍，更快的相應(yīng)時(shí)間會(huì)進(jìn)步短批量操縱的服從和正確度。在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試裝置里，我們能更好地丈量發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料噴射的階躍變革的相應(yīng)。用一個(gè)緊湊的校驗(yàn)裝置還能進(jìn)步現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)高準(zhǔn)流量計(jì)的本領(lǐng)。圖4是VD多參數(shù)數(shù)字科里奧利變送器、壓力變送器和平凡科里奧利變送器對(duì)流量的階躍變革的相應(yīng)。DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能另一個(gè)頗有代價(jià)的實(shí)例是氣體丈量。氣體丈量是一個(gè)更富有挑釁性的應(yīng)用，由于高速氣體通過流量計(jì)會(huì)引起相對(duì)較嚴(yán)峻的噪聲。通過高準(zhǔn)Elite系列傳感器，與流量信號(hào)稠濁的噪聲已被減至最校如今DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能能更好地濾波，并進(jìn)一步減小了質(zhì)量流量計(jì)對(duì)噪聲的敏感度。接納VD多參數(shù)數(shù)字變送器丈量氣體的結(jié)果在重復(fù)性和正確度上都有了明顯進(jìn)步，結(jié)果如圖5、圖6所示。七將來DSP數(shù)字信號(hào)處置懲罰技能提供了一個(gè)“通往處置懲罰的窗戶，本日，當(dāng)欣賞這個(gè)窗戶時(shí)，起首會(huì)合在丈量管振動(dòng)頻率四周的信號(hào)上。實(shí)際上，成心地?fù)P棄了別的的信息，很大概正是隱蔽在這些“無用的數(shù)據(jù)里的信息會(huì)鋪平通往新的診斷技能的途徑。比方，頻譜闡發(fā)大概會(huì)引導(dǎo)我們獲得在混合氣氛或團(tuán)狀活動(dòng)流體丈量上的盼望，流體在丈量管內(nèi)壁的附著也是另一個(gè)有盼望被DSP數(shù)字信號(hào)處