DSP数字信号处理器在科里奥利质量流量计上的应用

】　　艾默生过程管理旗下的高准(Micro Motion)公司新近推出MVD多参数数字变送器，它以DSP数字信号处理技术的使用为特点，显示了高准公司在科里奥利质量流量测量技术上的雄厚实力。
　　
　　高准 MVD多参数数字技术提供了一个模式化的结构来重新定义传感器和变送器，并使流量计工作得更灵巧。DSP数字信号处理器的核心处理器与传感器安装在一起，把来自科里奥利传感器中的模拟信号转换为数字信号，并产生一个正比于质量流量的电子信号。
　　
　　1000系列和2000系列两种变送器可与核心处理器之间通过普通的4线电缆相连接，它们将输出最终测量信号、提供显示和一些其他的功能。变送器也可以一体地与核心处理器安装在一起。
　　
　　一什么是DSP数字信号处理器
　　
　　DSP数字信号处理器是一个实时处理信号的微处理器。家用电脑的微处理器根据储存在存储器里的数据进行工作，这对于结算支票或玩电子游戏是合适的，但它不能处理某些现实世界里的东西，如音频信号、视频信号、医疗传感器的信号或来自于科里奥利传感器的信号。这里我们需要一个非常快的微处理器对这些信号做各种我们想要做的分析。
　　
　　家用电脑需要显示器、磁盘驱动器、打印机、软件和一些连接电缆，像家用电脑里的微处理器一样，DSP数字信号处理器也需要支持的软件和硬件。在DSP的世界里，我们需要做的第一件事就是要把现实世界里的信号转换成为DSP世界里的信号，所用的装置被称为“模拟—数字转换器”。
　　
　　我们也需要一些软件去操作“数字化”信号，让我们举一个例子来看看我们用软件可做些什么。在远距离通话中，我们有时会听到自己声音的回声，这令人气恼。人的耳朵习惯于过滤掉短回声，但是长回声使通信非常困难。电话公司复制了你的声音然后在合适的时间加到它的反向以消除回声，不是回声没有发生，它只是被非常复杂的DSP数字信号处理软件过滤掉了。在科里奥利流量计里，我们使测量管在一个已知的频率下振动，因此任何在此振动频率范围之外的频率都是“噪声”，需要除掉它们以准确地确定质量流量。例如，一个50Hz或60Hz的信号很可能来源于与附近动力线的耦合。如何在实际上“过滤”这些多余的信号则需要一些更多的在那时刻所得到的背景信息，图1表明了噪声如何出现在原转换器信号上，以及被过滤后的最终信号。
　　

　　
　　既然我们已经处理了信号，就需要把它从数字世界再转换回到现实世界，完成这项任务的装置是“数字—模拟转换器”。我们需要一些存储器来储存DSP数字信号处理程序，也需要一些控制装置去实现DSP数字信号处理器。
　　
　　二 DSP数字信号处理技术为科里奥利质量流量计带来的好处
　　
　　和家用电脑处理数据带来的好处一样，DSP数字信号处理技术也给处理现实世界的信号带来了同样的好处：DSP数字信号处理器比传统的模拟处理器要小得多，这正是我们如何能把所有技术都封装到核心处理器中并使传感器智能化的原因；比起传统的模拟处理器，DSP数字信号处理器使用了更小的能量和更少的元件，并提高了可靠性；DSP数字信号处理器的精确度至少比类似的模拟处理器高一个数量级，这意味着即使较差的传感器信号也能得出较好的最终测量值；通过软件更新，核心处理器可适用于其他的传感器类型。对于高准产品来说，这意味着市场开拓更快；对于用户来说，这意味着更少的备用部件。
　　
　　三和DSP数字信号处理器有关的一些数学知识
　　
　　自然界存在的信号一般是连续的，并可被连续变化的电压信号所表示。科里奥利流量计的信号也是连续信号，当我们通过一个模拟—数字转换器来发送信号时，事实上我们已把信号量化为离散的或数字化的样本。例如，假设我们通过一个12位的ADC以每秒1000个样本的采样率来传送转换器的电压，每毫秒我们将信号量化为212=4096个可能的级别之一。图2显示了一个已被量化后的信号。