浆液型电磁流量计的探讨  六

2． 7 电源管理模块

为方便使用，系统采用220 V 市电供电，通过开关电源电路将其变换为系统中所需的直流励磁电源36V 和系统其他部分工作电源± 15 V。模拟调理部分的± 12 V 电源采用线性电源从± 15 V 直接变换; 模拟5 V 电源由线性电源从+ 12 V 变换; DSP 系统所需的数字3． 3 V 和1． 8 V电源先由DC /DC 从+ 15 V 变至+ 5 V，再由低压差双路输出线性电源TPS767D301 将其变换成3． 3 V 和1． 8 V。设计中，模拟电源和数字电源分开设计。系统中同时将TPS767D301 的两个开漏输出复位引脚与手动复位电路的输出直接连接并通过电阻上拉，接入至F2812 复位输入引脚，以实现F2812 在系统上电和断电及手动复位时能够得到有效的复位。

3 系统软件研制

3． 1 信号处理方法

根据法拉第电磁感应定律及主要噪声产生机制，电磁流量计输出信号形式如式( 1) 所示。其中，第一项BDv为由流体流速v 引起的输出分量，第二项为由于电极回路与磁力线不平行造成的正交分量，第三项为由于涡流效应导致的同相干扰分量，第四项为工频干扰，第五项为由于电化学效应导致的极化噪声、流动噪声及浆液噪声等。另外，信号中还存在白噪声。式中: 只有BDv 为反映流体流速的有用信号，而其他分量均为干扰分量。其中，正交干扰和同相干扰可以通过采用方波励磁的方式并在励磁稳态进行采样加以消除。共模工频干扰项由前置差分放大电路消除。所以，信号处理时主要在于去除差模工频干扰及电化学效应导致的噪声。浆液测量时，电化学效应主要引起极化噪声及固体颗粒划过电极时的浆液噪声。极化噪声引起传感器输出信号的基准点漂移、频率很低，浆液噪声则表现为电极极化状态突然被打破并重新建立极化平衡状态而造成信号较大跳变的过程，其与频率之间呈1 /f 特性。浆液测量时，如何去除此类噪声为系统软件设计的关键。针对差模工频干扰、极化噪声及白噪声，由于系统采用方波励磁，传感器输出信号的理想特性也应为方波，所以，系统中采用梳状带通滤波器，只让特定频率的方波信号通过，从而去除其他频率分量的噪声干扰。设系统励磁频率为fe( 一般不为工频频率) ，则梳状带通滤波器的带通中心频率设置为fe、3fe、5fe、7fe等。梳状带通滤波器Z域传递函数如式( 2) 所示。其中，n 为滤波器阶数，其值为

励磁半周期采样点数。

电磁流量计