現在,數字信號處理技術已經被廣泛應用到各種工業儀器儀表上。近十年來,國內越來越多的生產廠家,也將該技術應用到科里奧利質量流量計的信號處理上。使國產質量流量計的穩定性、準確度都得到了很大的提高。與水平的差距越來越小。
科里奧利質量流量計的工作原理是:用激振使測量管在固有頻率下振動。當管道內的介質處于靜止時,測量管上所受到的科里奧利力(簡稱科氏力),是大小相同,方向相同的。而當測量管中的介質流動時,測量管兩側所受的科氏力,大小相同而方向相反。在這兩個力的作用下,測量管就會產生微量的扭轉彈性變形。測量管兩側的振動相位差就發生了改變。相位差的大小與介質流過的質量成一定規律。因此,可以通過測量相位差的變化,確定介質的流量大小。
當有外來振動源產生一個或多個“噪聲”頻率時,會在測量管上產生一個附加力來干擾科氏力,從而造成測量的誤差。要準確地計量質量流量,必須排除這些干擾。例如,流量計附近有產生機械振動的設備,周圍動力電(如電焊機等)的耦合等。都會產生不確定頻率或固定頻率的干擾。如何清除這些干擾?采用模擬電路進行信號處理時,一般是采取各種濾波的辦法。但效果并不理想。
數字信號處理器(簡稱DSP)是一個實時處理信號的微處理器。使用DSP技術與使用時間常量去阻抑和穩定信號相比,其優點是能夠以一個被提高了的采樣率去過濾實時信號。減少了流量計對流量的階躍變化的響應時間。使用多參數數字處理器(MVD)變送器的響應時間比使用模擬信號處理的傳統變送器快2~4倍,更快的響應時間會提高短批量控制的效率和精確度。
特別是對于氣體流量的測量,DSP技術就更具優勢。因為高速氣體通過流量計容易引起較嚴重的噪聲。DSP技術因能夠用數字技術更好地濾波,同時進一步減小了質量流量計對噪聲的敏感度。因此,可以將混雜在流量信號中的噪聲減至最小。實踐證明,采用MVD變送器測量氣體介質,比以前采用模擬信號變送器,在重復性和精確度上都有了顯著提高。
DSP技術為科氏力質量流量計提供了一個更好地處理掉來自于外界干擾信號的手段。它使得這些干擾信號無所遁形。從而極大地提高了質量流量計的測量精度,以及運行的穩定性。
運用DSP技術,再加之對密度信號的監測與分析。還有希望解決一直困擾著科氏力質量流量計運行過程中,因介質產生氣化,測量管內壁沉淀或掛壁造成的計量誤差問題,使科里奧利質量流量計再上一個臺階。
周曉昱(龍口中隆計控公司)