DSP数字信号处理器在科里奥利质量流量计上的应用

　　
　　ADC运行一秒我们可采集1000个转换器电压的样本，我们称样本的数目为N。如果需要，我们可把所有的采样值加在一起，然后除以N来计算转换器电压的平均值。以一个类似的形式我们可计算信号的标准偏差，平均值代表我们想测量的实际信号，而标准偏差代表噪声信号。平均值的平方除以标准偏差的平方被称作信噪比或SNR。信噪比越高，被分析的数据的质量就越高。这些计算可用于计算被测变量的值。过滤和减小带宽(技术上叫作十倍程下降率)可用于提高信噪比和质量流量的精确度。
　　
　　四傅立叶分析
　　
　　傅立叶分析是以法国数学家和物理学家 Jean Baptiste Loseph Fourier的名字命名的分析方法。
　　
　　傅立叶认为任何连续的周期信号可被适当选择的正弦信号波的总和所描述。取一个连续的周期信号并把它转换为一族正弦波被定义为进行一个傅立叶变换。傅立叶变换在数学上很复杂，但我们只需大致了解即可。核心处理器取已量化的转换器信号并进行了信号的傅立叶变换，如图3所示。
　　

　　
　　
　　五数字滤波
　　
　　图3中信号的频谱，只有一个信号数据，其余的都是噪声，100Hz的信号代表了测量管的振动频率。我们也看到了在200Hz、300Hz、400Hz等频率处的信号，这些被称为二次、三次和四次谐波。我们还看到了一个来源于动力线耦合的60Hz的小信号。
　　
　　这些数据在DSP的存储器里只是一个表格，我们想做的是抛弃任何实际测量中所不需要的信息，也就是要忽略掉100Hz测量管频率之外的信息，这被称为数字滤波。
　　
　　注意到在图3中只有一个信号在100Hz测量管频率附近，在较老的传感器中，通常确定信号附近什么是数据和什么是噪声都是非常困难的。高准传感器在测量管工作频率附近有一个格外高的信号纯度，这就是高准质量流量计具有高精确度的一个重要原因。
　　
　　六 DSP数字信号处理技术对高准质量流量计的实际意义
　　
　　与使用时间常量去阻抑和稳定信号相比，使用DSP数字信号处理技术的主要好处之一是能够以一个被提高了的采样率去过滤实时信号，这使得流量计对流量的阶跃变化的响应时间快多了。使用MVD多参数数字变送器的响应时间比使用模拟信号处理的传统变送器快2~4倍，更快的响应时间会提高短批量控制的效率和精确度。在发动机测试装置里，我们能更好地测量发动机对燃料喷射的阶跃变化的响应。用一个紧凑的校验装置还能提高现场校验高准流量计的能力。图4是MVD多参数数字科里奥利变送器、压力变送器和普通科里奥利变送器对流量的阶跃变化的响应。
　　

　　
　　DSP数字信号处理技术另一个颇有价值的实例是气体测量。气体测量是一个更富有挑战性的应用，因为高速气体通过流量计会引起相对较严重的噪声。通过高准Elite系列传感器，与流量信号混杂的噪声已被减至最小。现在DSP数字信号处理技术能更好地滤波，并进一步减小了质量流量计对噪声的敏感度。采用MVD多参数数字变送器测量气体的结果在重复性和精确度上都有了显著提高，效果如图5、图6所示。
　　

　　
　　七未来
　　DSP数字信号处理技术提供了一个“通往处理的窗户”，今天，当浏览这个窗户时，首先集中在测量管振动频率附近的信号上。实际上，有意地抛弃了其余的信息，很可能正是隐藏在这些“无用的”数据里的信息会铺平通往新的诊断技术的道路。例如，频谱分析可能会引导我们取得在夹杂空气或团状流动流体测量上的进展，流体在测量管内壁的附着也是另一个有希望被DSP数字信号处理技术检测到的故障，频谱的变化也很可能被用于预测传感器的故障。