基于TMS320LF2407A的固体流量检测系统

    引言

    固体流量检测在国防、化工、能源、冶金、环境、粮食加工等部门中的应用越来越广泛。尤其是在冶金、化工工业，各种固体的传输速度、质量和流量是工业生产中的重要参数。固体流量的准确测量可影响到整个生产过程，甚至影响整个行业，对企业控制成本、节约能源、控制产品质量有重大意义。然而由于检测现场的复杂性和固体的流动状态，流动条件以及感测机理的复杂性，在生产中提高流量测量的精度难度极大^［1、2］。

    1 方法原理

    在实际生产中，对于固体质量流量的测量，对应不同的检测物质、检测现场和具体环境情况，一般对应选用不同的检测方法原理。固体质量流量计可分为节流型流量计和非节流型流量计。

    1. 1 节流法

    节流型传感器包括有文丘里管、孔板等等。节流型机械固体流量计的测量值与固体质量流量成正比，大量的研究也表明此方法有效果。但所有的节流型传感器都存在磨损问题。由于传感器安装的侵入性，移动颗粒的磨损性、散射以及流线的压缩等，影响了其对输送管道中固体颗粒质量流量测量的精确性。

    1. 2 非节流法

    非节流法测量主要分为两类: 直接测量和间接测量。

    直接测量是使用敏感元件穿过设备，直接响应固体流速，这只需要一个信号处理元件。测量方法包括热力法、主动充电检测法和被动充电检测法。直接法需要沿着管道轴线方向按差动方式设置一对敏感或检测元件来获取质量流量信号。但直接法测量的缺点是传感器比较容易损耗，不适用于大规模的生产，尤其是有侵蚀性的行业中。

    目前最常用的方法通过非接触式测量，采用间接测量法测量固体流速、体积浓度和质量浓度。测量方法较多: 1) 基于多普勒方法的传感器，如激光传感器、微波传感器等等; 2) 基于相关法的传感器，如电容传感器、声学传感器、静电传感器等等; 3) 基于质点成像法的传感器，如光学传感器、辐射传感器等等。

    在众多的方法中，多普勒方法被广泛使用。它的优点在于采用非接触式测量; 传感器输出功率小，对人体构不成危害; 测量精度高，适宜于生产中连续测量和自动控制。利用多普勒雷达传感器对固体流速、流量进行测量，主要是通过速度的测量技术，检测固体速度的变化最终通过测算分析获得流量。对流体速度和浓度测量方法的研究已有很多，技术上也比较成熟。

    多普勒雷达传感器的工作原理可表述如下:当雷达发射固定频率的信号时，如遇到正在流动的固体，就会产生回波，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可计算出目标对雷达传感器的相对运动速度。同时通过多普勒信号，可计算出质量流量。系统通过对多普勒频率信号的采集进而通过多普勒原理的计算方法获得速度和流量。