本发明专利技术公开一种用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，包括安装在科氏质量流量计上的两个线圈、两个柱型磁钢。同时还包括一个科氏扭转控制电路，用来从两个速度传感器上获取电压信号，通过输入、输出信号调理电路，Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ转换电路和单片机，产生通往力矩线圈的电流信号，使得两个线圈产生磁场，两柱型磁钢在磁场的作用下产生与科氏质量流量计的副振动扭转力矩相反的力矩，从而抵消科氏质量流量计的副振动扭转力矩。本发明专利技术通过检测控制信号幅值就可获得流量大小；可大幅扩展科氏质量流量计量程；可减小科氏质量流量计耦合振动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于质量流量的测量
，具体涉及一种用于科氏质量流量计的副振 动反馈控制装置。
技术介绍
科氏质量流量计(Corioils Mass Flowmeter，CMF)是一种工作于谐振状态的直接 质量流量测量仪表，可以同时精确地测量质量流量和流体密度，被广泛应用于工业领域。经 过二十多年的应用和改进，科氏质量流量计已经发展出了多个系列，如图1所示，图中(a) 为U形管、(b)为单双环管、(c)为S形管、(d)为OMG形管、(e)为B形管、(f)为双直管， 参见参考文献纪爱敏，李川奇，沈连官，尹协振.科里奥利质量流量计研究现状及发展 趋势.仪表技术与传感器，2001，(6) :1。最为常见的双U型管科氏质量流量计，如图2所示，流体流入科氏质量流量计11 后被分流器分到两个对称的U型测量管3中，测量管3上设置有激振器4，用来为测量管3 的振动提供激振力，在激振器4的激励下使测量管3在某一频率下(一般是测量管3的一 阶固有频率)做谐振运动，这个振动被称为主振动。主振动会让测量管3具有正弦变化的 角速度，且与流体流动方向成一定角度，使得流体受迫与测量管3 —起振动，同时也会受到 科氏力的作用。科氏力方向与流体方向相关，因此U型测量管3的两侧受到的科氏力方向 相反，这就产生了一个作用在测量管3上的力矩，称为科氏力矩或副振动扭转力矩。由于科 氏力的大小、方向也与测量管3振动速度有关，因此科氏力矩也是随主振动成正弦变化振 动的力矩，这个力矩所造成的振动被称为副振动或科氏扭转振动。副振动幅值与流过的质 量流量成正比。参见参考文献樊尚春，刘广玉.新型传感技术及应用.北京中国 电力出版社，2005。通常测量副振动的方法是在测量管3上安装两个速度传感器，即第一速度传感器 1、第二速度传感器2，用来敏感测量管3的振动状态。当测量管3中有流体流过时，副振动 与主振动的叠加会使测量点处的振动相位提前或滞后，质量流量越大，相位改变的越大，且 在一定范围内是近似线性的。通过比较两个测量点的相位差，就可以得到质量流量。然而由于科氏质量流量计11工作原理上的原因，导致科氏质量流量计11在流量 较大，即科氏扭转幅值较大时，输出相位差与流量大小间的线性关系越来越弱，制约了它的 量程；而且较强烈的科氏扭转振动也会产生结构耦合振动，对科氏质量流量计11的测量产 生影响，降低了科氏质量流量计11的使用寿命。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于科氏质量流量计的副振动反馈控制 装置，该装置能够抵消科氏质量流量计的副振动扭转力矩，也对减小科氏质量流量计的耦 合振动有积极意义。本专利技术提供的用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，包括一个科氏质量流量计，科氏质量流量计自带两个速度传感器和一个激励器，在所述科氏流量计上安装有两 个线圈和两个柱型磁钢；所述两个线圈分别固定在两个速度传感器测量点上，线圈和速度 传感器之间连接有科氏扭转控制电路。两个线圈接收科氏扭转控制电路发送来的控制力矩 线圈的电流信号，平衡科氏质量流量计的副振动扭转力矩；柱型磁钢一端置于线圈骨架的 空心内，另一端连接在科氏质量流量计的壳体上，或者连接在测量管上。所述科氏扭转控制电路包括输入信号调理电路、输出信号调理电路、A/D转换电 路、D/A转换电路和单片机；其中，输入信号调理电路与两个速度传感器相连，输出信号调 理电路与两个线圈相连； 输入信号调理电路用来对两路速度传感器输出振动速度电压信号进行模拟滤波、 放大与转换，并将处理后的两路模拟振动速度电压信号发送给A/D转换电路；A/D转换电路将两路处理后的两路模拟振动速度电压信号转换成两路振动速度数 字信号，发送给单片机；单片机接收到经A/D转换过的两路振动速度的数字信号，对该信号进行处理，最 终得到数字形式的力矩控制信号，将此信号发送给D/A转换电路；D/A转换电路将收到的数字形式的力矩控制信号进行数模转换处理，并将转换后 的模拟形式的力矩控制信号发送给输出信号调理电路；输出信号调理电路将收到的模拟形式的力矩控制信号进行模拟滤波、放大与转换 并将其反向，得到的反向信号与未反向的信号就为一对线圈的电流信号，将反向的电流信 号发送给其中一个线圈，将未反向的信号发送给另一个线圈，使得两个线圈产生磁场，两柱 型磁钢在磁场的作用下沿柱型磁钢的轴线与线圈的轴线方向产生与科氏质量流量计的副 振动扭转力矩相反的力矩，由此能够抵消科氏质量流量计的副振动扭转力矩，并且，通过测 量控制线圈的电流信号的幅值，就可实时地得到科氏质量流量计的流量信息。由控制线圈 的电流信号的幅值与控制力矩的线性关系，以及副振动扭转力矩幅值和质量流量大小的线 性关系可知，理论上在任意范围内，线圈的电流信号的幅值都是随质量流量大小线性变化 的，这就等于将科氏质量流量计的量程扩展至无限大。同时，抵消掉副振动也对减小科氏质 量流量计的耦合振动有积极意义。本专利技术的优点在于1、本专利技术提供的用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，通过检测控制信号 幅值就可获得流量大小；2、本专利技术提供的用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，可大幅扩展科氏质量流量计量程；3、本专利技术提供的用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，可减小科氏质量流 量计耦合振动。附图说明图1为现有技术中几种科氏质量流量计外形结构意图；图2为传统双U型管科氏质量流量计结构示意图；图3为本专利技术副振动反馈控制装置在单直管科氏质量流量计上连接示意图；图4为本专利技术副振动反馈控制装置应用于双直管科氏质量流量计上连接示意图5为本专利技术副振动反馈控制装置应用于单弯管科氏质量流量计上连接示意图；图6为本专利技术副振动反馈控制装置在双U型管科氏质量流量计上连接示意图；图7为本专利技术副振动反馈控制装置中速度传感器、线圈、柱型磁钢、固定梁在双U 型管科氏质量流量计上连接示意图； 图8为本专利技术副振动反馈控制装置应用于双U型管科氏质量流量计上线圈、柱型 磁钢、固定梁连接示意图；图9为单片机对经A/D转换电路转换后的两路振动速度的数字信号的处理过程流 程图；图10为相位差曲线图；图11为本专利技术基信号合成部分流程图；图12为频率相位关系曲线图；图13为本专利技术基于FIFO寄存器的相位控制方法示意图；图14为本专利技术FIFO控制流程图。图中1-第一速度传感器 2-第二速度传感器 3-测量管4-激振器5-第一线圈6-第二线圈7-柱型磁钢A8-柱型磁钢B9_固定梁10-科氏扭转控制电路 11-科氏质量流量计 12-A/D转换电路13-输入信号调理电路 14-输出信号调理电路15-单片机16-D/A转换电路17-壳体18-力传导杆具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术一种用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，包括一个科氏扭转控制 电路10以及安装在科氏质量流量计11上的第一线圈5、第二线圈6、柱型磁钢A7、柱型磁钢 B8。本专利技术适用于直管科氏质量流量计与弯管科氏质量流量计。如图3所示，为本专利技术副振动反馈控制装置在单直管科氏质量流量计上的安装实 例，可见第一速度传感器1与第二速度传感器2安装在测量管3的两端，激振器4位于测量 管3中部，并将第一线圈5、第二线圈6分别固定在测量管3正对第一速度传感器1与第二 速度传感器2的一侧，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于科氏质量流量计的副振动反馈控制装置，包括一个科氏质量流量计，科氏质量流量计自带两个速度传感器，其特征在于：在所述的科氏质量流量计上安装有两个线圈和两个柱型磁钢，所述的两个线圈分别固定在两个速度传感器测量点上，线圈和速度传感器之间连接有科氏扭转控制电路，两个线圈接收科氏扭转控制电路发送来的控制线圈力矩的电流信号，平衡科氏质量流量计的副振动扭转力矩；所述的柱型磁钢一端置于线圈骨架的空心内，另一端连接在科氏质量流量计的壳体上，或连接在测量管上；所述科氏扭转控制电路包括输入信号调理电路、输出信号调理电路、Ａ／Ｄ转换电路、Ｄ／Ａ转换电路和单片机；其中，输入信号调理电路与两个速度传感器输出端相连，输出信号调理电路与两个线圈输入端相连；输入信号调理电路用来对两路速度传感器输出的振动速度电压信号进行模拟滤波、放大与转换，并将处理后的两路模拟振动速度电压信号发送给Ａ／Ｄ转换电路；Ａ／Ｄ转换电路将处理后的两路模拟振动速度电压信号转换成两路振动速度数字信号，发送给单片机；单片机接收到经Ａ／Ｄ转换过的两路振动速度数字信号，对该振动速度数字信号进行处理，最终得到数字形式的力矩控制信号，将此力矩控制信号发送给Ｄ／Ａ转换电路；Ｄ／Ａ转换电路将收到的数字形式的力矩控制信号进行数模转换处理，并将转换后的模拟形式的力矩控制信号发送给输出信号调理电路；输出信号调理电路将收到的模拟形式的力矩控制信号进行模拟滤波、放大与转换处理并将其反向，得到的反向信号与未反向信号就为一对控制力矩线圈的电流信号，将反向信号发送给其中一个线圈，将未反向信号发送给另一个线圈。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵建辉，姚锴，李帆，樊尚春，王婧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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