专利名称：一种科里奥利流量计及其信息处理技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流量计，具体地说是一种科里奥利流量计及其信息处理技术。
背景技术：
科里奥利流量计是一种直接而精密地测量流体质量流量的仪表，其结构主体可以采用单管、双管、直管、弯管等多种形式，从设计优势上讲以双弯管形式居多。两根并排的U形管，让两根管相向微微谐振振动，它们会同时靠拢或同时张开，即两根管的振动是同步的，对称的。如果在管子同步振动的同时，将流体导入管内，使之沿管内向前流动，则管子将强迫流体与之一起振动。流体为了反抗这种强迫振动，会给管子一个与其流动方向垂直的反作用力，在这种叫做科里奥利力的作用下，管子的振动使振动管的两侧产生时间差，也叫做相位差。这种差异与流过管子的流体质量流量的大小成正比。如果通过电路检测出这种时间差异的大小，就能计算质量流量的大小。这种流量计也被称为科氏直接质量流量计，它与目前在用的几十种常规容积式流量计的最大不同是它测的是质量，使用的单位是用质量(如克、千克、吨)作单位，比用容积(如立升或立方米)作单位的容积式流量计要准确。因为质量测量不受温度、压力变化而引起体积和密度变化的影响，因此其测量精度高。但是在质量测量过程中如何抵抗各种干扰就成为获得较高量程比和精度的重要因素。
发明内容
本发明为了解决背景技术中所提到的技术问题，提供了一种科里奥利流量计，本发明采用以下技术方案:
一种科里奥利流量计，包括流量管、微控制器以及安装流量管左右两端的左、右检测组件，所述微控制器内设有第一计时器和第二计时器，其特征在于:所述左检测线圈的输出端连向左放大滤波器，所述左放大滤波器的输出端分别接向第I比较器、第2比较器以及第3比较器，所述第I比较器、第2比较器以及第3比较器的输出端都接向第一计时器，所述右检测线圈的输出端连向右放大·滤波器，所述右放大滤波器的输出端分别接向第4比较器和第5比较器，所述第3比较器和第4比较器、第5比较器的输出端接向第二计时器。所述流量管上还设有温度传感器，所述温度传感器依次通过信号调理模块和AD数模转换器到微控制器。所述微控制器的输出端设有显示输出模块。本发明所提供的一种科里奥利流量计，对左右两端的检测电压都通过比较器进行比较得出相应值，然后在通过微控制器按预设程序进行控制处理，同时还设置了振动模块，使得流量管的振动稳定在一固定振幅上，使得最后得到的质量流量Qm更加精准。本发明还提供了一种科里奥利流量计的信息处理技术，其特征在于包括以下步骤:
步骤1，振动管内有流量，振动管左、右检测线圈则分别得到左检测电压' 和右检测电压Vk;步骤2，左检测电压\通过左滤波放大器进行滤波放大，右检测电压Vk通过右滤波放大器进行滤波放大；
步骤3，经滤波放大后的左检测电压\同时分别输入到以Vf为基准电压的第I比较器、以负Vf为基准电压的第2比较器以及过零电压比较器(第3比较器)，第I比较器得出第一脉冲TV1，第2比较器得出第二脉冲IV3，第3比较器得出第一过零脉冲IV2和第二过零脉冲T2_2，第一过零脉冲IV2和第二过零脉冲T2_2相等，经滤波放大后的右检测电压Vk同时分别输入到以Vf为基准电压的第4比较器和以负Vf为基准电压的第5比较器，第4比较器得出第四脉冲IV1，第5比较器得出第五脉冲T2_3，
步骤4，第一脉冲IV1、第二脉冲IV3和第一过零脉冲IV2输入微控制器的第一计时器，通过第一计时器依次分别得出计时值T1-UT1-3以及T1-2，并且得出计时差值Pl= (Tl-2)-(Tl-1)和 P2= (Tl-3)-(Tl-2)，第四脉冲 IV1、第五脉冲 T2_3 和第二过零脉冲 T2_2输入微控制器的第二计时器，通过第二计时器分别得出计时值T2-1、T2-3以及T2-2，则得出计时差值 SI= (T2-2)- (T2-1)和 S2=(T2-3)-(T2-2)；
步骤5，所得值S1、S2、Pl以及P2进入到微控制器的运算模块，即按预设程序得出质量流量近似计算公式:QM=V*K*E* A T,所述A T为相位差，即A T= A S- A P=(S2-S1)- (P2-P1)，所述V为单位系数，所述K为流量标定系数，所述E为弹性模量修正系数。对上面提到的步骤进一步说明如下:
所述弹性模量修正系数E是通过如下步骤获得，
a)通过安装在流量管上的温度传感器采集温度信号；
b)然后温度信号依次通 过信号调理模块和AD数模转换模块到微控制器解算出温度，最后得到弹性模量修正系数E。本发明所提供的信息处理技术的有益效果为:加入了相位差A S-AP的概念，则使得整个信息处理过程具有了抗幅值共模和部分差模干扰能力，从而流量计算精度得到进一步补偿，增加了稳定性和精确度。
图1为本发明科里奥利流量计原理框 图2为本发明无流量时左右线圈产生的正弦波重合的示意 图3为本发明有流量时左右线圈产生的正弦波示意 图4为本发明无流量时比较器3、4、5工作波形 图5为本发明有流量时比较器3、4、5工作波形 图6为本发明无流量或有流量时比较器1、2、3工作波形图。
具体实施例方式本发明技术方案所依据的工作原理:参见图2、图3，在流量管两端设置检测组件，中间位置设置振动组件，上电时由于电源瞬间噪声的影响，驱动组件得到一个瞬间驱动电流，线圈和磁钢间将得到一个瞬间驱动力，此力作用在流量管上，并使得流量管两端发生相对位移运动，此运动又被左右检测组件检测到，同时输出电压信号到放大器并驱动振动组件，这样构成闭环系统使流量管在其谐振频率上振动，整个原理类似于LC振荡电路，另一方面，左、右两端的检测组件，检测得出左、右电压信号，左、右两侧的电压信号分别依次通过放大滤波器、若干比较器输出到计时器，如果没有流量时，即流量管两端没有流体流过，理论上两端产生的正弦波是重合的，则计时器得出A T为O，如果有流量，由于科里奥利力的作用，使得流量管左、右两端产生相位差A T，A T正比于质量流量(图2和图3中L表示左线圈广生的正弦波，R表不右线圈广生的正弦波)。为了实现上述的工作原理，参见图1，本发明设计了一种科里奥利流量计，包括流量管、微控制器以及安装流量管左右两端的左、右检测组件，微控制器采用ARM-CortexM，微控制器内设有第一计时器和第二计时器，左检测组件的输出端连向左放大滤波器，左放大滤波器的输出端分别接向第I比较器、第2比较器以及第3比较器，第3比较器采用过零电压比较器，第I比较器、第2比较器以及第3比较器的输出端都接向第一计时器，右检测线圈的输出端连向右放大滤波器，右放大滤波器的输出端分别接向第4比较器和第5比较器，第4比较器和第5比较器及第3比较器的输出端接向第二计时器。流量管上还设有温度传感器，温度传感器依次通过信号调理模块和A/D数模转换器到微控制器，流量管中间位置设有振动驱动组件，振动驱动组件的输入端接放大器和自动增益控制模块输出端，由放大器和自动增益控制模块、振动驱动 组件、流量管(振动管)、右检测组件组成一个闭环等幅振动系统。振动模块包括放大器和自动增益控制模块等，微控制器的输出端设有显示输出模块等。更加具体的解释上述技术方案为:流量管焊接在分流支架上，流量管上附件有:温度传感器、两侧检测组件、中间位置处的振动驱动组件，两侧检测组件和振动驱动组件同为线圈和磁钢组成的活动电磁线圈组合。参见图1、图4、图5、图6，本发明所提供的一种科里奥利流量计，对左右两端的检测电压都通过比较器进行比较得出相应值，然后在通过微控制器按预设程序进行控制处理，同时还设置了振动模块，使得流量管的振动稳定在一固定振幅上，使得最后得到的质量流量Qm更加精准。本发明还同时提供了一种科里奥利流量计的信息处理技术，包括以下步骤:
步骤1，振动管内有流量，振动管左、右检测线圈则分别得到左检测电压\和右检测电
压Vk ;
步骤2，左检测电压\通过左滤波放大器进行滤波放大，右检测电压Vk通过右滤波放大器进行滤波放大；
步骤3，经滤波放大后的左检测电压\同时分别输入到以Vf为基准电压的第I比较器、以负Vf为基准电压的第2比较器以及过零电压比较器(第3比较器)，第I比较器得出第一脉冲TV1，第2比较器得出第二脉冲IV3，第3比较器得出第一过零脉冲IV2和第二过零脉冲T2_2，第一过零脉冲IV2和第二过零脉冲T2_2相等，经滤波放大后的右检测电压Vk同时分别输入到以Vf为基准电压的第4比较器和以负Vf为基准电压的第5比较器，第4比较器得出第四脉冲IV1，第5比较器得出第五脉冲T2_3，
步骤4，第一脉冲IV1、第二脉冲IV3和第一过零脉冲IV2输入微控制器的第一计时器，通过第一计时器依次分别得出计时值T1-UT1-3以及T1-2，并且得出计时差值Pl= (Tl-2)-(Tl-1)和 P2= (Tl-3)-(Tl-2)，第四脉冲 IV1、第五脉冲 T2_3 和第二过零脉冲 T2_2输入微控制器的第二计时器，通过第二计时器分别得出计时值T2-1、T2-3以及T2-2，则得出计时差值 SI= (T2-2)- (T2-1)和 S2=(T2-3)-(T2-2)；
步骤5，所得值S1、S2、Pl以及P2进入到微控制器的运算模块，即按预设程序得出质量流量近似计算公式:QM=V*K*E* A T,所述A T为相位差，即A T= A S- A P=(S2-S1)- (P2-P1)，V为单位系数，K为流量标定系数，E为弹性模量修正系数。对上面提到的步骤进一步说明如下:
弹性模量修正系数E是通过如下步骤获得，
a)通过安装在流量管上的温度传感器采集温度信号；
b)然后温度信号依次通过信号调理模块和A/D数模转换模块到微控制器解算出温度，最后得到弹性模量修正系数E。依据图1、4、5和6，当电路波形在0 — 1/2JI上述算式成立，当电路波形在1/2— 时应依据图4、5、6做相应调整。参见图4、图5、图6，对于本发明所提供信息处理技术的进一步解释:
1)当无流量时，理想状态即S2=S1，当有流量时，S2与SI不相等，则存在相位差A T，T2-2根据相位正负，波形将产生向左或向右移动，由于基准电压Vf不变，T2-2的移动将使一面减少差值，另一名增加差值，计算所得相位差是传感器实际相位差的2倍。由于S2-S1相减的关系，电源系统及其他干扰引起的同模干扰将被消除，但是差模干扰并不能被消除掉；
2)由于增加了第二计时器，第一计时器和第二计时器两者是同频率同步计时器，工作原理相同，同时第I和第4、第2和第5比较器电路参数相同，则理想状态下Pl和P2的差值为零，当电路受到同模干扰也受到差模干扰，同模干扰P2-P1被减掉，当受到差模干扰或者T1-2产生偏移时，P2-P1就不等于零，同理所得S2-S1也不等于零，由于左右通道电路参数相同，且第一计时器和第二计时器是同频率同步计时器，因此P和S的变化是同速率的。P检测到的差模干扰在S上必有相同的反应，则A S-AP即可消除部分差模产生的干扰，实际处理时应考虑相序的影响；
3)在流量管上有温度传感器，经信号调理和A/D数模转换，解算出传感器流量管的温度，然后对它进行弹性模量的温度补偿。本发明所提供的信息处理技术的有益效果为:加入了相位差A S-AP的概念，A P是本发明的创新点，则使得整个信息处理过程具有了抗幅值共模和部分差模干扰能力，从而流量计算精度得到进一步补偿，增加了稳定性和精确度。
权利要求
1.一种科里奥利流量计，包括流量管、微控制器以及安装流量管左右两端的左、右检测组件，所述微控制器内设有第一计时器和第二计时器，其特征在于:所述左检测线圈的输出端连向左放大滤波器，所述左放大滤波器的输出端分别接向第I比较器、第2比较器以及第3比较器，所述第I比较器、第2比较器以及第3比较器的输出端都接向第一计时器，所述右检测线圈的输出端连向右放大滤波器，所述右放大滤波器的输出端分别接向第4比较器和第5比较器，所述第3比较器和第4比较器、第5比较器的输出端接向第二计时器。
2.根据权利要求1所述的一种科里奥利流量计，其特征在于:所述流量管上还设有温度传感器，所述温度传感器依次通过信号调理模块和AD数模转换器到微控制器。
3.根据权利要求1或2所述的一种科里奥利流量计，其特征在于:所述微控制器的输出端设有显示输出模块。
4.一种权利要求1所述的科里奥利流量计的信息处理技术，其特征在于包括以下步骤: 步骤1，振动管内有流量，振动管左、右检测线圈则分别得到左检测电压\和右检测电压Vk ； 步骤2，左检测电压\通过左滤波放大器进行滤波放大，右检测电压Vk通过右滤波放大器进行滤波放大； 步骤3，经滤波放大后的左检测电压\同时分别输入到以Vf为基准电压的第I比较器、以负Vf为基准电压的第2比较器以及过零电压比较器(第3比较器)，第I比较器得出第一脉冲TV1，第2比较器得出第二脉冲IV3，第3比较器得出第一过零脉冲IV2和第二过零脉冲T2_2，第一过零脉冲IV2和第二过零脉冲T2_2相等，经滤波放大后的右检测电压Vk同时分别输入到以Vf为基准电压的第4比较器和以负Vf为基准电压的第5比较器，第4比较器得出第四脉冲IV1，第5比较器得出第五脉冲T2_3， 步骤4，第一脉冲IV1、第二脉冲IV3和第一过零脉冲IV2输入微控制器的第一计时器，通过第一计时器依次分别得出计时值T1-UT1-3以及T1-2，并且得出计时差值Pl= (Tl-2)-(Tl-1)和 P2=(Tl-3)-(Tl-2)，第四脉冲 I^1、第五脉冲 T2_3 和第二过零脉冲 T2_2输入微控制器的第二计时器，通过第二计时器分别得出计时值T2-1、T2-3以及T2-2，则得出计时差值 SI= (T2-2)- (T2-1)和 S2=(T2-3)-(T2-2)； 步骤5，所得值S1、S2、Pl以及P2进入到微控制器的运算模块，即按预设程序得出质量流量近似计算公式:QM=V*K*E* A T,所述A T为相位差，即A T= A S- A P=(S2-S1)- (P2-P1)，所述V为单位系数，所述K为流量标定系数，所述E为弹性模量修正系数。
5.根据权利要求4所述的一种科里奥利流量计的信息处理技术，其特征在于:所述弹性模量修正系数E是通过如下步骤获得， a)通过安装在流量管上的温度传感器采集温度信号； b)然后温度信号依次通过信号调理模块和AD数模转换模块到微控制器解算出温度，最后得到弹性模量修正系数E。
全文摘要
本发明提供一种科里奥利流量计以及一种科里奥利流量计的信息处理技术，本发明所提供的一种科里奥利流量计，对左右两端的检测电压都通过比较器进行比较得出相应值，然后在通过微控制器按预设程序进行控制处理，同时还设置了振动模块，使得流量管的振动稳定在一固定振幅上，使得最后得到的质量流量Qm更加精准，同时加入了相位差△S-△P的概念，则使得整个信息处理过程具有了抗幅值共模和部分差模干扰能力，从而流量计算精度得到进一步补偿，增加了稳定性和精确度。
文档编号G01F1/84GK103245386SQ201310124259
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者欧瑞林, 章建平, 戴洪义, 李温练, 王启源, 梁周健 申请人:温州新蓝科技有限公司