本书以作者的科研工作为基础，介绍科氏质量流量计的结构组成、工作原理、信号建模、数字信号处理技术、模拟驱动技术、数字驱动技术、基于DSP的变送器、基于FPGA和DSP的双核心变送器、批料流测量和气液两相流测量。全书共9章：科氏质量流量计概述；科氏质量流量计的信号模型；单相流下科氏质量流量计的数字信号处理方法；模拟驱动技术；数字驱动技术；基于DSP的变送器；基于FPGA和DSP的变送器；批料流测量；气液两相流测量。
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1983.9-1986.1. 合肥工业大学电气系硕士生
1986.2-1988.12. 中国矿业大学自动化系博士生
2005.8-2006.8 英国牛津大学工程科学系国家公派访问学者1975.12-1983.8 合肥探矿机械厂工人
1989.1-2021.12 合肥工业大学电气与自动化工程学院教师
其中，1991.7 讲师，1992.12 副教授，1994.12 教授，1996.1 博士生导师自动化专业、自动检测技术获得中国专利优秀奖3项(排名第1)、省部级科技进步二等奖6项(5项排名第1，1项排名第2)、省部级科技进步三等奖4项(2项排名第1，2项排名第2)计量学报编委
目录
前言
第1章 科氏质量流量计概述 1
1.1 结构组成与分类 1
1.2 工作原理 4
1.2.1 科里奥利力的原理 4
1.2.2 测量质量流量的原理 6
1.2.3 测量密度的原理 9
1.3 特点和应用 9
1.4 面临的问题 11
参考文献 12
第2章 科氏质量流量计信号模型 14
2.1 单相流信号模型 14
2.1.1 随机游动模型 15
2.1.2 模型改进 15
2.1.3 模型再改进 17
2.2 批料流信号模型 19
2.2.1 突变信号模型 19
2.2.2 信号模型改进 21
2.3 加气机加气过程信号模型 24
2.3.1 实验 25
2.3.2 建模 26
2.4 尿素机加注过程信号模型 28
2.4.1 加注过程 28
2.4.2 信号建模 29
2.5 气液两相流实验 30
2.5.1 实验装置设计 31
2.5.2 气液两相流实验方案 37
2.5.3 气液两相流实验结果 38
2.6 气液两相流信号模型 40
2.6.1 流量信号建模过程 40
2.6.2 模型验证 46
2.6.3 模型分析 48
参考文献 51
第3章 单相流数字信号处理方法 53
3.1 数字信号处理方法综述 53
3.1.1 频域信号处理方法 53
3.1.2 时域信号处理方法 57
3.1.3 不同方法比较 62
3.2 基于DTFT的信号处理方法 63
3.2.1 带通滤波器 63
3.2.2 格型自适应谱线增强器 64
3.2.3 计及负频率影响的 DTFT 算法 66
3.2.4 方法仿真结果 68
3.3 基于过零检测的信号处理方法 70
3.3.1 方法仿真验证 70
3.3.2 方法改进 71
3.3.3 方法改进后仿真验证 75
参考文献 77
第4章 科氏质量流量计模拟驱动技术 79
4.1 自激振荡系统原理 79
4.2 驱动信号的选择 81
4.3 常规模拟驱动技术 83
4.3.1 组成框图 83
4.3.2 起振原理 85
4.3.3 起振性能测试 85
4.4 变送器的匹配 86
4.4.1 稳态幅值方程及其图解分析方法 86
4.4.2 一次仪表与变送器匹配的应用 89
4.5 模拟驱动耐高低温技术 94
4.5.1 模拟驱动系统温度测试 94
4.5.2 温度影响分析 95
4.5.3 电路改进及实验结果 99
4.6 新型模拟驱动技术 102
4.6.1 单端模拟驱动系统 102
4.6.2 差分模拟驱动系统 104
4.6.3 改进的单端模拟驱动系统 106
4.6.4 改进的差分模拟驱动系统 108
4.6.5 驱动特性对比分析 110
4.6.6 系统实现 111
4.6.7 驱动实验 112
参考文献 114
第5章 科氏质量流量计数字驱动技术 116
5.1 半数字驱动技术 116
5.1.1 MDAC简介 116
5.1.2 非线性幅值控制方法 117
5.1.3 半数字驱动实现 117
5.2 全数字驱动原理和流程 118
5.3 全数字驱动的起振方法 119
5.3.1 正负阶跃信号起振 120
5.3.2 正弦信号起振 122
5.4 频率跟踪 123
5.5 相位跟踪 124
5.5.1 相位估计 124
5.5.2 相位跟踪过程 125
5.6 幅值跟踪 127
5.6.1 幅值检测 127
5.6.2 幅值控制 127
5.7 起振性能测试 129
5.7.1 正负阶跃信号起振 129
5.7.2 正弦信号起振 129
参考文献 132
第6章 基于 DSP 的变送器 133
6.1 基于TMS320F28335 DSP的硬件研制 133
6.1.1 硬件功能框图 133
6.1.2 信号调理与采集模块 134
6.1.3 温度补偿模块 138
6.1.4 DSP芯片 140
6.1.5 电流输出和脉冲输出模块 141
6.1.6 驱动控制模块 143
6.1.7 电源管理模块 144
·vi· 科里奥利质量流量计的数字信号处理和驱动技术
6.2 基于DTFT方法的软件开发 147
6.2.1 工作过程 147
6.2.2 系统功能概述与DSP资源分配 148
6.2.3 软件总体框图 149
6.2.4 主监控程序 149
6.2.5 初始化模块 151
6.2.6 中断模块 151
6.2.7 信号采集模块 153
6.2.8 算法模块 156
6.2.9 输出模块 164
6.3 基于DTFT方法系统的测试 168
6.3.1 标定方法 168
6.3.2 标定步骤 169
6.3.3 零点和仪表系数校正方法 172
6.3.4 标定结果 173
6.4 过零检测方法和数字驱动软件开发 175
6.4.1 过零检测方法实现流程 175
6.4.2 过零检测方法实现关键 176
6.4.3 数字驱动软件 178
6.5 实验测试 180
6.5.1 算法运算时间测试 180
6.5.2 信号发生器测试 180
6.5.3 水流量标定实验 181
6.6 两种实用方法比较 182
6.6.1 运算量和资源占用 183
6.6.2 动态响应速度 184
6.6.3 配合不同的驱动方法 185
参考文献 187
第7章 基于FPGA+DSP的变送器 190
7.1 系统方案 190
7.1.1 硬件系统组成 190
7.1.2 工作过程 191
7.2 关键技术 192
7.2.1 数据采集与通信 192
7.2.2 数字滤波 193
7.2.3 频率测量 194
7.2.4 相位跟踪 196
7.2.5 幅值控制 198
7.3 软件系统 198
7.4 验证实验 199
7.4.1 单相流标定 199
7.4.2 气液两相流工况下驱动效果比较 200
参考文献 204
第8章 批料流测量 205
8.1 适用于快速响应的 DTFT 信号处理方法 205
8.1.1 已有算法误差分析 205
8.1.2 算法仿真与改进 208
8.1.3 SDTFT算法 211
8.1.4 标定实验 213
8.2 适用于快速响应的正交解调信号处理方法 215
8.2.1 正交解调算法中的关键技术 215
8.2.2 算法实现过程中的优化处理 220
8.2.3 测试实验 220
8.3 加气机加气过程信号处理方法 223
8.3.1 DTFT算法分析 223
8.3.2 算法改进与实验验证 224
8.3.3 标定实验 226
8.4 尿素机加注过程信号处理方法 228
8.4.1 两种算法的比较 229
8.4.2 过零检测方法的改进 230
8.4.3 测试实验 232
参考文献 235
第9章 气液两相流测量 237
9.1 驱动技术 237
9.1.1 驱动难点 238
9.1.2 驱动系统 238
9.1.3 变传感器信号设定值的驱动方法 240
9.2 信号处理技术 247
9.2.1 含气液体流量下信号处理技术的难点 247
9.2.2 四种信号处理方法 248
9.3 误差修正技术 250
9.3.1 含气液体流量下误差修正技术的难点 250
9.3.2 含气液体流量测量实验 251
9.3.3 原始测量误差原因分析 254
9.3.4 误差建模与修正概述 255
9.3.5 两种不同类型的传感器误差模型 260
9.3.6 含气液体流量测量在线修正 262
参考文献 264
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