根據(jù)電磁流量計的工作原理可知,電磁流量計的勵磁磁場是由線圈中的恒定勵磁電流產(chǎn)生的.理想情況下勵磁電流是恒定的,但在實際中由于勵磁線圈存在電感和電阻,在電流換向時會產(chǎn)生微分干擾.為了排除微分干擾對流量信號的影響,在電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后再進(jìn)行采樣,這樣微分干擾就不會進(jìn)入采樣信號,對流量不會造成影響.圖2.13為勵磁電流與采樣時刻電極電壓對應(yīng)關(guān)系圖.
在電磁流量計中,勵磁模塊的功耗占據(jù)著整個流量計功耗的絕大部分的,而勵磁模塊的功耗主要是由勵磁電流和勵磁時間決定的.因此,降低勵磁模塊的功耗可以從勵磁電流和勵磁時間兩部分進(jìn)行考慮.在勵磁電流方面由于受到傳感器測量精度的制約,勵磁電流不可能減到很小,而勵磁時間可以經(jīng)過合理的設(shè)置達(dá)到降低功耗的目的.
本文通過研究提出低功耗算法,此算法是將勵磁時間分為勵磁狀態(tài)和休眠狀態(tài)兩個狀態(tài)分別進(jìn)行處理,在勵磁狀態(tài)進(jìn)行正反兩次采樣并求取兩次采樣電壓值之差作為計算流量的參數(shù),由于勵磁時間比較短,在這段時間內(nèi)可以認(rèn)為流量是恒定不變的；在休眠階段采用Hermite插值算法計算在這一階段流過測量管道的流量值,計算時在a、b兩點之間進(jìn)行Hermite插值,這保證了測量精度.同時設(shè)置動態(tài)可調(diào)的休眠時間,休眠時間越長,系統(tǒng)消耗的平均電流越小,通過合理配置休眠時間可以達(dá)到降低系統(tǒng)功耗的目的.圖2.14為低功耗算法示意圖.
在計算時,假設(shè)t時刻的采樣值為f(t),在一個采樣周期中要進(jìn)行兩次采樣,可設(shè)正向勵磁時采樣值為f2i,反相勵磁時采樣值為f2i+1,則兩次采樣值之差為Si=f2i- f2i+1,在采樣階段根據(jù)式（1-4）可計算出在這段時間內(nèi)流過測量管道的流量值.在休眠階段根據(jù)Hermite插值公式計算此時間段內(nèi)流過的流量,我們認(rèn)為ta時刻的值為Si,tb時刻的值為Si+1,則ta與tb兩點的導(dǎo)數(shù)值為：
則插值函數(shù)為：
本文在計算插值時,在ta與tb之間均勻的選取5個點作為流量的計算值,這樣既保證了電磁流量計計算精度,又避免了選取多個插值點時計算量大的問題. |
