基于ARM920T核的电磁流量仪表的开发

　　引言

　　随着流量检测仪器的技术发展, 对流量的测量仪表提出了更高的应用需求。传统的流量检测仪表一般依据各自的测量机理, 通过简单的信息分析处理来完成测量工作。因此, 在处理能力、测量精度、误差修正、功能扩展等方面都存在着局限性。新一代流量检测仪器将以更优良的性能取而代之。目前,高速、高精度、大容量的嵌入 式处理器在 控制和测量 领域的应用越 来越普遍。

　　1 电磁流量仪表的基本原理

　　电磁流量仪表是依据法拉第电磁感应定律来测量管内流体流量的测量装置, 现把电磁流量仪表传感器原理说明, 如图1 所示。

　　当流体在管道内流动经过一横向磁场 B 的时候, 相当于有一定电导率的导体在切割磁力线, 形成动生电动势和感生电流,通过管道径向两电极可以引出该电动势E, 其大小与磁场B、流速V 和管径D 成正比,即:

　　流体的体积流量Q 与流速 V 和管道内截面成正比, 只要测量出两电极之间的电动势E, 即可确定流量Q。

　　当励磁电流、管道尺寸和流体密度ρ确定的情况下, 流体的质量M 仅取决于对两电极间的感应电势E 的检测。电磁流量仪表的数学模型为:

　　其中: Coe 为仪表系数; E0 为仪表零点修正; x 为多段非线性修正。

　　2 系统组成结构

　　电磁流量仪表由测量装置和电路两部分组成 , 电路部分主要由检测输入模块、励磁输出模块、流量输出模块、图形显示模块、键盘模块、通信及调试接口、电源模块、以及最重要的基于ARM9 嵌入式系统的核心板组成。图2 给出了嵌入式电磁流量仪表的系统框图。

　　系统经过初始化之后, 核心板向励磁模块输出一数字量的励磁信号, 经过D/A 转换和电流放大, 驱动传感器的励磁线圈产生一定强度的磁场。传感器的流速感应电极送出微弱的感应信号经过输入模块的放大滤波处理 , 经过 A/D 转换成数字量输入ARM9 处理器, 进一步进行数字分析处理。通过显示模块直接显示瞬时流量、累积流量和动态流量图形。另外由流量输出模块输出 4～20 mA 的标准的智能仪表瞬时流量信号。

　　2.1 检测输入及 A/ D 转换电路

　　1). A/D 信号的转换机理

　　A/D 转换器是将模拟量信号转换成数字量信号的电路。模拟量可以是电压或电流信号。对于声、光、压力、温度、湿度等随时间和状态连续变化的非电信号的物理量, 可通过合适的非电信号的物理量传感器( 如液位传感器、压力传感器、温度传感器、光电传感器)转换成电信号。模拟量只有转换成数字量才能被LED 数码显示和自动化控制。或被计算机采集、分析、计算。