科氏質(zhì)量流量計(jì)是一種可以直接測量氣體和液體質(zhì)量流量的高精度流量計(jì),正在被廣泛地應(yīng)用于石油化工、化學(xué)制藥和食品安全等領(lǐng)域。驅(qū)動技術(shù)作為其重要的組成部分,在科氏質(zhì)量流量計(jì)工作時起著關(guān)鍵的作用。而利用器件合成驅(qū)動信號的數(shù)字驅(qū)動技術(shù),由于可以維持流量管在氣液兩相流等復(fù)雜工況下的振動,正在被科氏質(zhì)量流量計(jì)生產(chǎn)廠家所采用,但是,在數(shù)字驅(qū)動技術(shù)中,仍存在一些問題需要解決。針對如何確定流量管的振動特性,并使變送器更好地控制流量管振動幅值的問題,提出采用機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,建立流量管振動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。首先通過機(jī)理分析,構(gòu)建流量管振動系統(tǒng)的二階模型框架;再采用有限長度的正弦波激勵流量管,根據(jù)速度傳感器輸出的自由衰減振蕩信號、穩(wěn)態(tài)下的激勵信號幅值和輸出信號幅值確定模型參數(shù)。建立單相流工況和氣液兩相流工況下的流量管振動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,分析模型的差異,為流量管振動幅值的控制奠定基礎(chǔ)。針對數(shù)字驅(qū)動幅值控制中對數(shù)誤差底數(shù)和不同流量管的PI參數(shù)無具體確定方法的問題,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了這兩類參數(shù)的整定方法。建立流量管振動系統(tǒng)的二階數(shù)學(xué)模型,它在穩(wěn)態(tài)下相當(dāng)于一個固有增益,這為PI參數(shù)的整定提供了基準(zhǔn)。根據(jù)期望值的不同,選取不同底的對數(shù)誤差作為后續(xù)控制器的輸入,以滿足對動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性的要求。采用PI控制器控制幅值,以幅值閉環(huán)系統(tǒng)的增益預(yù)設(shè)PI參數(shù),再根據(jù)實(shí)際的動態(tài)效果和穩(wěn)態(tài)效果確定最終參數(shù)�？刂撇煌牧髁抗軙r,根據(jù)它們的穩(wěn)態(tài)特性按比例關(guān)系調(diào)節(jié)PI參數(shù)。針對基于DSP的數(shù)字驅(qū)動的驅(qū)動信號更新周期太長,導(dǎo)致驅(qū)動效果欠佳的問題,研制了基于FPGA的科氏質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng),包括硬件電路部分和軟件程序部分。電路部分由信號調(diào)理電路、數(shù)字驅(qū)動電路等組成。程序部分使用Verilog HDL(硬件描述語言)語言編寫,包括數(shù)據(jù)通信、IIR(無限沖擊響應(yīng))數(shù)字濾波和計(jì)算驅(qū)動參數(shù)等。在單相流工況下,對基于FPGA驅(qū)動系統(tǒng)的變送器進(jìn)行了水流量標(biāo)定實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:相對誤差小于0.1%,重復(fù)性優(yōu)于0.05%。在氣液兩相流工況下,將基于FPGA的數(shù)字驅(qū)動與基于DSP(數(shù)字信號處理器)的數(shù)字驅(qū)動的驅(qū)動效果進(jìn)行比較,結(jié)果表明:FPGA驅(qū)動的驅(qū)動效果優(yōu)于DSP驅(qū)動的效果。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH814.6;TN791
【部分圖文】：

圖 1. 1 科氏質(zhì)量流量計(jì)組成Figure 1.1 The composition of Coriolis mass flowmeter根據(jù)科氏質(zhì)量流量計(jì)一次儀表形狀的不同，可將其分為彎管

圖 1. 2 科氏質(zhì)量流量計(jì)一次儀表流量管形狀Figure 1.2 The shape of Coriolis Primary instrument flow tube如圖 1.2 所示為幾種典型的科氏質(zhì)量流量計(jì)一次儀表的流量管。其

圖 1. 4 科氏力的產(chǎn)生原理Figure 1.4 Principle of Coriolis force流量計(jì)在工作過程時，流量管無法做完整的旋，流量管做的是角度有限的簡諧振動，其振動幅
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孟慶虎;孟慶豐;朱永生;刁瑞朋;;用于機(jī)械系統(tǒng)固有頻率及阻尼比計(jì)算的改進(jìn)頻域方法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2015年08期

2 陶波波;侯其立;石巖;任東順;徐科軍;;科氏質(zhì)量流量計(jì)測量含氣液體流量的方法與實(shí)現(xiàn)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2014年08期

3 侯其立;徐科軍;方敏;熊文軍;劉翠;;科氏質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字驅(qū)動方法研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)量學(xué)報(bào);2013年06期

4 熊文軍;徐科軍;方敏;侯其立;劉翠;;科氏流量計(jì)一次儀表與變送器匹配方法研究[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2012年06期

5 李苗;徐科軍;侯其立;朱永強(qiáng);李葉;;數(shù)字科氏質(zhì)量流量計(jì)正負(fù)階躍交替激勵啟振方法[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2010年01期

6 李祥剛;徐科軍;朱永強(qiáng);;非線性幅值控制算法中2種PI控制器的比較[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年11期

7 田婧;樊尚春;鄭德智;;基于FPGA的科氏質(zhì)量流量計(jì)數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2009年S1期

8 李祥剛;徐科軍;;科氏質(zhì)量流量管非線性幅值控制方法研究[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2009年06期

9 楊俊;關(guān)可;武奇生;梁佳;;一種新型結(jié)構(gòu)的直管式科氏質(zhì)量流量計(jì)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年04期

10 賀宣慶,崔硯生;科里奧利力在流量測量中的應(yīng)用[J];物理與工程;2005年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王利軍;基于振動管測量系統(tǒng)建模的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)補(bǔ)償方法研究[D];浙江大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 朱永強(qiáng);數(shù)字式科氏質(zhì)量流量變送器硬件研制[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

2 李祥剛;科里奧利質(zhì)量流量計(jì)一次儀表建模與流量管幅值控制方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

本文編號：2858183