科里奥利质量流量计的设计与实现.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
科里奥利质量流量计的设计与实现
姓名:陈善文
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:喻道远
20060425
华中科技大学硕士学位论文


摘要
70 年代初期,随着现代工业的飞速发展,在传统的流量测量方法无法满足要求的情
况下,出现了直接质量流量测量仪表—科里奥利质量流量计。它的出现使得流体的测量
技术有了根本性突破,但仍然存在着诸多缺点。如该流量计对噪声特别敏感、管子的振
动频率易受流体密度等因素的影响以及测量精度受处理方法的影响等。
本文首先介绍了科里奥利质量流量计的原理及其研究现状,阐明了本课题研究所需
要解决的问题;接着对于本文所采用的理论依据—随机函数相关性理论作出详细说明,
并概述了对于课题中采用的 DSP 芯片的特性;然后介绍了本系统的软硬件设计中的关
键技术以及调试中的心得体会,最后展望了本课题的发展前景。文中提出了以美国德州
仪器公司的高性能数字信号处理芯片为核心的实时信号处理系统,实现对于传感器信号
的频率、相位差的精确计算,根据系统固有振荡频率计算出流体的流速,进而计算出流
体的质量流量。采用了自相关、互相关、周期平均、抛物线拟合等算法,对从测量管采
集的上下游流体的信号进行分析。针对影响科里奥利质量流量计测量精度和稳定性的几
个因素进行相关处理,有效减小了振动、工作压力、电磁干扰等对测量精度和稳定度的
影响。改进算法,优化代码,保证了系统的信号处理速度及系统对实时性的要求。
仿真及在项目提供方-沙洋仪表厂现场整机试验的结果表明,本文所研究的方法和
研制的系统是可行的、有效的、可靠的。

关键词:科里奥利质量流量计随机信号自相关函数互相关函数 DSP
I
华中科技大学硕士学位论文


Abstract
In initial stage of the seventies, with the development at full speed of modern industry,
under the situation that measurement method can't meet the demands, appear direct mass flow
measure instrument - Coriolis mass flow meter on the department in traditional flow. Its
appearance makes the measurement technology of the fluid have fundamental break-through,
but a great deal of ings still exists. If the flow meter is particularly sensitive to noise
and vibration frequency of pipeline influence by factors such as the fluid density, etc. and
measurement precision influence by treatment method etc.
This text has introduced the principle of Coriolis mass flow meter and research current
situation in the department at first, have expounded the problem to be solved of research
institute of a subject; Then to the theoretical foundation that this text adopts - Random
function relevance theory make in detail explaining , sum up to DSP characteristic of chip that
subject adopt; Introduce software and hardware key technology and gains in depth of
comprehension debug , of design of system this, looked forward to the development prospect
of thi