基于DSP的高频励磁电磁流量计设计

针对传统电磁流量计在测量浆液流量时存在精度低、传感器输出波动大等缺点,设计了一种基于DSP的高频励磁电磁流量计。该电磁流量计采用高低压切换励磁方式,通过引入电流旁路来改进变送器的励磁电路,提高励磁频率。利用具有高输入阻抗的差分放大电路放大传感器输出信号,提高信号的信噪比,保证提取信号的精确度。实际测试结果表明:系统测量精度高,对小流速阶段测量准确度明显改善,测量误差不超过5%。     

西尼尔SE11H混频励磁电磁流量计在太阳纸业浓黑液工段测试成功

正西尼尔继SE11E高精度快速响应型电磁流量计发布并在制药等行业成功应用后,西尼尔研发中心历时三年,经过不断的研发攻坚,成功研制出SE11H混频励磁电磁流量计,目前SE11H混频励磁电磁流量计发布前的测试工作已经完成并取得良好效果。西尼尔SE11H混频励磁电磁流量计是专为解决造纸、采矿、煤化工等行业浆液测量难题而推出的一款高端系列智能电磁流量计,励磁频率能够根据测量介质自适应调整,采用最佳的励磁频率组合在测量中实现强抗干扰能力和零点稳定性能,此外SE11H混频励磁电磁流量计还具有快速响应、高精度(±0.2%)等性能特点。     

对电磁流量计中干扰问题的讨论

在简要阐述了电磁流量计的几种励磁方式的基础上,分析了低频矩形波励磁技术中常见的干扰及其影响,提出了相应的处理措施,以保证电磁流量计的稳定运行.     

对电磁流量计中干扰问题的讨论

在简要阐述了电磁流量计的几种励磁方式的基础上,分析了低频矩形波励磁技术中常见的干扰及其影响,提出了相应的处理措施,以保证电磁流量计的稳定运行.     

基于PC机与单片机的电磁流量计励磁系统

电磁流量计要工作，首先关键的一步是要对其进行励磁。目前，电磁流量计的励磁技术基本上以三值低频励磁技术和双频励磁技术为主流。鉴于本文电磁流量计的特点，为了既保证其优良的零点稳定性，又能较好地降低被测介质干扰和流动噪声的数量级，获得仪表的快速响应，进一步降低单位流速电势信号，降低励磁功耗，实现传感器小型化、轻量化、一体化，故采用双频矩形波励磁技术，即采用在低频矩形波上叠加高频矩形波的励磁技术。     

一种用于电容式电磁流量计的励磁系统研制

信噪比低与干扰类型复杂一直是阻碍电容式电磁流量计产品化的关键因素.针对交变励磁磁场对流量信号产生微分干扰与同相干扰的问题,建立了矩形波励磁系统的等效电路并分析了励磁电流的动态特性,结合分析结果与常见励磁电路在电路结构与功耗方面的优劣特点,提出通过缩短励磁电流过渡过程提高流量信号信噪比的方法.为了实现该方法,研制了基于电流模式PWM全桥逆变器的励磁系统,并结合流量计标定装置与流量信号检测系统进行实验验证,实验结果表明该励磁系统可为传感器的磁路提供更高的励磁参数,能在增大流量感应电压信号的同时有效抑制微分干扰与流动噪声.另外,该励磁系统为电容式电磁流量计的传感器与转换器中流量信号检出部分的研究奠定了基础.     

基于ANSYS的电磁流量计建模研究

励磁系统是电磁流量计的关键部分,励磁方式和励磁参数的合理设置对电磁流量计的性能有重大影响.以前由?乏电磁流量计模型,开展相关研究非常困难,因此电磁流量计建模一直受到研究人员的关注.本文利用有限元方法建立?量计传感器场路耦合模型,根据有限元数值分析功能求解感应电势信号,模拟电磁流量计的动态性能.实验结果表明,模?真信号与理论波形近似,建立的模型有效.该模型可以作为研究励磁系统的辅助手段,提高研究效率.     

基于恒磁励磁传感技术的水流量测量干扰的分析

文章描述了采用恒磁励磁传感技术的水流量测量传感器在电子水表或流量计应用中存在的极化干扰电势影响等问题,分析了产生干扰的原因和机理,提出了解决极化干扰电势的几种主要方法和技术。文章的结论是恒磁励磁传感技术在水流量计量仪表方面的应用会随着技术进步而逐步扩大,其性能会逐步改善。     

一种克服电磁流量计中交直流干扰的方法

】用方波磁场和内插法不仅可以有效地消除交流磁场法电磁流量计中的变压器交流干扰电压,而且可以有效地减小直流磁场法电磁流量计中的电化学直流干扰电压及其变化的影响,从而使电磁流量计的测量精度大大提高。     

基于IIR小波滤波器的涡街流量计数字信号处理系统

涡街流量计被广泛应用于过程工业,但是,由于易受由管道振动和流场扰动等因素干扰,现场测量精度无法保证,测量小流量困难。本文将小波滤波器组应用于涡街流量计信号处理中,研究基于小波滤波的涡街信号处理方法,分析了小波滤波器的幅频特性对信号分析的影响,构造了幅频特性好的IIR型小波滤波器组。本文研制了基于ADSP2181的涡街流量计数字信号处理系统,并进行了气体流量和水流量标定实验,实验结果表明,基于小波滤波的涡街流量计数字信号处理系统有良好的适配性能,性能指标优于常规的涡街流量计处理系统。     

Statistical modeling and signal reconstruction processing method of EMF for slurry flow measurement

According to the experimental data, an amplitude probability density function (PDF) model of the slurry flow signal is built up for electromagnetic flowmeter (EMF) by the method combining statistical analysis with numerical fitting, in order to reveal the effect of slurry noise on the flow signal and describe the features of slurry flow signal. Based on this model, a signal reconstruction processing algorithm is proposed to deal with the output signal of EMF sensor for realizing the slurry flow measurement. At the same time, the high-low voltage switching mode based square-wave excitation method is presented for EMF so as to reduce the slurry noise interferences. A slurry-type EMF transmitter is developed with a DSP chip – TMS320F28335, to implement the signal processing algorithm and control function. Finally water flow calibrations and slurry flow experiments are conducted to verify the reliability and stability of the method and system. Experimental results show that its measurement accuracy of water flow is better than 0.5%, and its steady-state volatility of paper slurry is less than 3%, and its dynamic response time is less than 4 s.     

电涡流传感器的脉冲激励与双参数检测

采用矩形脉冲作为激励信号,对电涡流传感器在位移检测过程中谐振频率及谐振阻尼的变化情况进行了研究分析.建立了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心芯片的检测系统,用于产生所需要的矩形脉冲激励信号以及对传感器响应信号的欠采样.利用8 mm直径的电涡流线圈,对0～10 mm范围内碳钢目标靶的位移响应特性进行了测量,借助短时傅里叶变换分析了响应信号中频率成分的分布情况,同时获得了谐振频率及谐振阻尼的测量值.验证了通过脉冲激励同时获取电涡流传感器双参数检测的可行性.为研制基于电涡流效应的位移传感器及无损探伤传感器提供了一种新思路.     

Adaptive parameter identification of servo control systems with noise and high-frequency uncertainties

When identifying the parameters of practical servo systems, the high-frequency system modes are frequently neglected in order to simplify the model. Additionally, avoiding measurement noise in physical experiments is virtually impossible Therefore, selecting an appropriate excitation signal is essential. Specifying white noise, or other such signals, as the input signal may cause the excitation of high-frequency uncertainties, which affects the reliability of the parameter identification process. The current study proposes a novel approach in which a particular class of chaotic signal is employed as the excitation signal in an adaptive parameter identification process. Since chaotic signals typically have stationary, continuous, and band-limited power spectra, they are suitable for on-line parameter identification. The present numerical and experimental results demonstrate that the use of a chaotic excitation signal in the identification process causes the estimated system parameters to converge within identifiable ranges, even when the system includes measurement noise and high-frequency uncertainties. The current results also show that there is good agreement between the dynamics of the real system and those of the estimated model within the operation bandwidth.     

多参数协同调制的高分辨力直线时栅位移传感器

为了解决高精度的直线时栅位移传感器依赖空间超精密刻线和刻线不均匀等问题,提出一种采用多参数协同调制的新型直线时栅位移传感器。该传感器通过在PCB基板上布置阵列的激励线圈和特定形状的感应线圈,通过调制感应的面积和线圈的参数,感应出电行波信号,经过整形后用高频时钟脉冲插补得到位移量。通过仿真分析设计与样机实验,得出实验结果表明,在不改变空间极距的情况下,使得分辨力在信号源头上提高1倍且有±68μm的测量精度。     

Mathematical modeling of tool wear rate in ultrasonic machining of titanium

Ultrasonic machining is a mechanical material removal process used to erode holes and cavities in hard or brittle workpiece by using shaped tools, high-frequency mechanical motion, and an abrasive slurry. In the present study, outcome of the Taguchi model has been used for developing a mathematical model for tool wear rate; using Buckingham’s π-theorem for stationary ultrasonic machining of titanium and its alloys. Six input parameters, namely, tool material, power rating, slurry type, slurry temperature, slurry concentration, and slurry grit size were selected to give output in form of tool wear rate. This study will provide main effects of these variables on tool wear rate and will shed light on the tool wear mechanism in ultrasonic machining of titanium and its alloys. The comparison with experimental results will also serve as further validation of model.     

基于训练局部字典的倒装芯片高频超声检测信号稀疏去噪方法

针对高频超声检测倒装芯片缺陷的精度易受噪声影响以及高频超声信号维度高的问题,提出一种基于K-奇异值分解(K-Singular value decomposition, K-SVD)训练局部字典的高频超声信号稀疏去噪方法。采用K-SVD训练字典来减小信号与字典中原子之间的误差,并针对K-SVD不能训练高维度字典的问题,将高频超声信号分段,在低维度字典上对局部信号进行稀疏分解,从而降低训练字典和稀疏分解的计算复杂度;利用信号的全局最大后验概率(Maximum a posteriori probability, MAP)估计重构信号,消除因局部处理带来的信号跳变,实现高频超声信号的去噪。仿真和试验结果证明,提出的方法能够有效的去除高频超声信号中的噪声,与在全局字典上进行高频超声信号的稀疏分解相比,采用局部训练字典对信号进行稀疏分解在保证去噪性能的同时降低了计算复杂度。     

基于非线性超声调制方法的损伤识别与定位

在结构健康监测技术中,非线性弹性波谱方法具有对结构微小变化敏感的特性,能够有效地对裂纹等非线性损伤进行识别。笔者针对采用两个持续激励的普通非线性弹性波谱方法不能定位损伤的问题,提出了一种能够识别并且定位铝板中疲劳裂纹的非线性超声调制方法。该方法通过识别脉冲与高频超声波之间的调制现象来进行损伤检测。实验中,压电阵列粘贴于疲劳裂纹铝板表面,汉宁窗调制的正弦脉冲激励和正弦持续激励同时施加在压电阵列上。通过采集不同的作动传感路径的响应,利用短时傅里叶变换对响应进行频域分析,构造损伤指数量化损伤程度,对疲劳裂纹进行识别和定位。实验结果表明,所提出的方法可以成功地检测并定位疲劳裂纹损伤。     

拉曼光谱测量中的荧光抑制方法综述

拉曼光谱是物质的特征结构谱,但是在许多情况下,除了激发出拉曼散射光之外,还会激发出强度远大于拉曼散射的荧光,从而限制了拉曼光谱的应用。因此在拉曼检测中对荧光采取抑制措施是十分必要的。在过去的几十年里发展了多种荧光抑制方法,包括荧光淬灭剂法、光漂白法、红外/紫外激发法、偏振调制法、移频激发法、高频调制法、门控法、数值处理法、非线性效应法等。文中概括性地介绍了上述各种技术方法的原理,并扼要地分析比较了各自的性能特点。     

基于小波神经网络的电缆故障定位研究

为了实现电缆故障在线定位,通过对故障特征分析,得出发生故障的暂态信号中含有丰富的暂态高频信号,且暂态高频信号与故障距离成一定的映射关系。本文利用小波包理论提取故障暂态特征信号的小波包系数,充分利用神经网络的非线性函数拟合功能实现小波包系数到故障距离的映射,解决故障在线测距。仿真结果表明,利用此方法可以有效地实现故障定位。     

基于平面线圈的高分辨力时栅角位移传感器

针对现有时栅角位移传感器采用漆包线绕制工艺加工线圈,导致线圈布线不均且容易随时间发生变化进而影响测量精度的问题,提出一种基于PCB技术的新型时栅角位移传感器。该传感器通过在PCB基板的不同层上布置特定形状的激励线圈和感应线圈,形成两个完全相同并沿圆周空间正交的传感单元;当在两传感单元的激励线圈中分别通入时间正交的两相激励电流后,通过导磁定子基体和具有特定齿、槽结构的导磁转子对传感单元内的磁场实施精确约束,使两传感单元的感应线圈串联输出初相角随转子转角变化的正弦感应信号;最后通过高频时钟脉冲插补初相角实现精密角位移测量。利用有限元分析软件对传感器进行了建模和仿真。根据仿真模型制作了传感器实物,开展了验证实验,并对实验中角位移测量误差的频次和来源进行了详细分析。经过标定和补偿,最终获得了整周范围内误差在-2.82″~2.02″的时栅角位移传感器。理论推导、仿真分析和实验验证均表明,该传感器不仅能实现精密角位移测量,还能在激励线圈和感应线圈空间极距和信号质量不变的情况下,将位移测量的分辨力从信号源头提高1倍,且结构简单稳定、极易实现,特别适用于环境恶劣的工业现场。