科氏质量流量计动态特性研究

admin · 发表于 2022-9-6 09:55:59

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科氏质量流量计(Corioils Mass Flowmeter, CMF)是一种基于科氏效应直接敏感流体质量流量的测量仪表，目前被广泛应用于高精度质量流量测量领域。但其动态特性较差的缺陷成为制约此类高精度流量计在批量灌装行业中广泛应用的瓶颈之一。本文针对这一实际题目开展理论与实验研究，在理论分析基础上设计了CMF动态补偿系统，使该流量计对阶跃流量的动态响应时间减小，从而达到了改善其动态特性的目的。论文主要完成了以下工作：1、对典型的U型管CMF的测量管进行了动态特性理论分析与仿真计算，得到不同条件下的固有频率，计算得到测量管对动态响应时间的限制为10ms量级，得出CMF动态响应速度的主要影响因素不是其测量管部分，而是变送器部分。结果与国外此前的研究一致。2、根据CMF流量阶跃响应动态实验要求，对静态称重法流量校准装置及其控制器进行了改造与完善，得到良好的流量阶跃激励信号，利用数据采集系统准确获取实验数据并通过上位机实时观测实验结果。运用MATLAB对实验数据进行处理分析，计算得到CMF动态重复性与动态线性度等指标。3、针对流量阶跃响应实验数据和理论分析结果，采用系统时域辨识方法建立了CMF的动态数学模型(离散传递函数)，并设计了动态补偿数字滤波器，用MATLAB对算法进行了仿真验证，证明补偿后的阶跃响应时间减小了50%。4、设计了基于DSP和FPGA的动态补偿硬件系统，实现了动态补偿算法，并进行了实验验证，为科氏质量流量计的实时在线动态补偿奠定了基础。

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