高灵敏度科里奥利质量流量计研究.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
高灵敏度科里奥利质量流量计的研究
姓名:李光
申请学位级别:硕士
专业:检测技术及自动化装置
指导教师:叶林;张杰
20050510
摘要
现代工业飞速发展传统的测量方法已无法满足要求的情况下出现的直接质量
流量测量仪表科里奥利质量流量计就是其中的一种它产生于 70 年代初期它的
出现使得流量测量技术有了根本性的突破但仍然存在着诸多缺点如对噪声特别
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
而无法提高等
由于诸多的原因高灵敏度的科里奥利质量流量计一直没有设计出来这就使
应用科里奥利质量流量计测量气体质量流量成为空谈甚至于对含有 5%以上气体的
液体都很难准确的测量其质量流量提高传感器的灵敏度成了本领域中的一大难题
本文从提高科里奥利质量流量计的灵敏度着手提出了一种新的管形设计方案
还采用了基于数字信号处理的测量方法来测量相位差利用模/数转换将测量信号转
换成数据然后求其周期再进行插值运算并且通过离散傅里叶变换方法处理科
里奥利质量流量传感器的信号计算其相位差本文对几种管型进行了一定测量
并且对测量的数据进行了分析同时搭建了一个测试平台提出了一种容易实现的
精度较高的频率跟踪方法实现整周期数据处理保证数字信号处理的精度研制
基于 DSP 处理器的实时信号处理系统其硬件包括信号采集通道模/数转换 CPLD
芯片逻辑控制电路 LCD 显示电路键盘输入电路温度检测电路和通讯电路其
软件包括中断服务模块初始化模块相位差测量模块频率跟踪模块键盘监控
模块和显示模块等研制激振电路编写了 PC 机上的程序包括数据处理波形显
示数据存储以及趋势图等功能仿真和实验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
关键词:科里奥利流量计数字信号处理频率跟踪





II
Abstract
Coriolis Mass Flow meters were invented in the 1970’s, when the modern industry
was developing fast and the custom mass-flow measurement was unable to fulfill the
requirement. Its invention has greatly changed the situation of the mass-flow measurement.
But there are still some problems to be solved wanting studying, such as avoiding the
influence from the noise, density of flower liquid and temperature and raising the
precision.
Coriolis Mass Flow meters with high precision haven’t been invented for long, which
makes it impossible to measure mass flow of gases, even the mass flow of liquid with
more than 5% of gases in it. Thus to improve the precision has e a crucial issue in
this field.
Aiming at the improvement of the precision of Coriolis Mass Flow meters, this thesis
develops a new tube-shaped device and measures the phase difference with a digital
signal-based measurement. Analog/digital conversion is adopted to transfer measured
signals to data and periods are figured out. The DFT technique is used to process the
signals from the sensors of Coriolis mass flow meter, and to calculate the frequency and
the phras