带阻滤波电磁流量计信号处理系统研究
摘要摘要：提出采用带阻滤波的信号处理方法，处理低频矩形波励磁下由传感器输出的信号，有效抑制工频干扰。用MATLAB对算法进行仿真，验证算法可行性。选取MSP430芯片，研制出信号处理系统，进行水流量的标准表标定实验。结果表明，系统测量精度优于0.4%，达到了工业测量标准。
关键词关键词：电磁流量计；带阻滤波；MATLAB仿真；50Hz工频干扰；MSP430
DOIDOI：10.11907/rjdk.162833
中图分类号：TP319
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）005006603
0引言
电磁流量计原理为法拉第电磁感应定律，主要由流量常感器和变送器组成。电磁流量计有许多良好性能，如结构简单、较强的耐腐蚀性、较高的稳定性、较高的精度等，在给供水、钢铁、石油、煤炭、化工、医疗、航海、农业灌溉等领域有着广泛应用[1]。流量传感器的主要作用是当流经导管内的导电液体做切割磁感线运动时，会产生电动势，将导电液体的体积流量转换成需要的电信号，再传送给变送器作进一步处理。变送器主要由励磁电路、滤波电路、前置放大调整电路、采样电路、电流信号输出电路及脉冲信号输出电路组成。
电磁流量技术的发展主要体现在励磁方案改进和信号处理算法优化方面。电磁流量计的励磁方案直接决定了其抗干扰性能和零点的稳定性。信号处理的重点是干扰噪声去除，其中主要的干扰是工频干扰、同相干扰、正交干扰、极化现象、白噪声干扰和零点偏移。采用直流励磁方案，将不会产生涡流效应，并且有着较小的正交干扰和同相干扰；采用正弦波励磁方案，可以很好地控制极化现象产生，并有着良好的抗噪能力；采用低频矩形波励磁方案，兼顾直流励磁和正弦波励磁的优点，因此应用广泛。
本文采取低频矩形波励磁方案。可导电的流体切割磁感线，从而在电极上会有电动势产生，但是电压十分弱，流量传感器的输出信号会受工频干扰，带来较低的信噪比，特别是在导电液体流速较低的情形下，有效的流量信号可能完全被噪声信号覆盖。本文在采取低频矩形波励磁条件下，在现有信号处理方法的基础上，采取巴特沃斯带阻滤波信号处理方法，可以有效消除50Hz的工频干扰[2]，以此来提高流量传感器输出信号的信噪比，并在MSP430上实现，可有效处理水流量信号。通过标准表标定实验，拥有较为理想的测量精度和重复性。
1带阻滤波方法
1.1算法原理及推导
流量传感器的输出信号和被测导电液体的流速之间存在一定的线性关系。在...
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