基于DSP的数字式科氏质量流量变送器

　　脉冲输出4～20mA输出

　　工业标定时，要求变送器能够输出代表流量的脉冲信号，并且实际工业现场要对仪表进行远程测量，要求变送器有标准的模拟输出，一般是4～20mA电流信号。

　　系统软件方案

　　系统软件采用模块化设计，主要包括初始化、算法、中断、人机接口、测量结果输出、FRAM、看门狗等模块，这些模块由主监控程序统一调用，如图2所示。

　　主监控程序

　　主监控程序负责整个软件系统各模块子程序的调度。系统上电后，主监控程序调用各模块初始化子程序，初始化完毕后，开启AD转换，采集传感器信号，确定滤波器参数;之后便进入不断调用算法、计算流量、控制驱动信号的循环中，其中还包含调用LCD显示、键盘处理子程序、SCI上传数据以及输出相应电流和脉冲信号。

　　初始化模块

　　系统初始化负责对整个系统时钟、片内外设时钟的配置，以及对看门狗模块和中断向量表的初始化;外设初始化包含对片内、片外各设备模块的初始化，片内设备主要包含McSBP、DMA、XINTF、CPU定时器、ePWM、GPIO、SCI等，片外器件主要包含ADC、LCD、FRAM、等;算法初始化主要负责对全局变量、算法相关参数的初始化。

驱动模块

DSP内部采用正负阶跃交替激励启振法，结合非线性幅值控制算法[4]，实现对传感器幅值的灵活控制，可以使传感器快速启振。非线性幅值控制算法能在传感器信号很小时提供更大的增益控制信号，在两相流/批料流情况下维持流量管的振动。

　　中断模块

　　系统中断主要包括AD、DMA、cputimer0、掉电保护中断，其中AD、DMA中断用于对AD采样数据的读取，cputimer0中断用来实现对流量的累加，而掉电保护中断则是用于掉电时对相关参数的保存。

　　算法模块

　　算法模块主要包含带通滤波、格型自适应算法、计及负频率的DTFT算法。

　　数字带通滤波器用来滤除工业现场的多种噪声，如随机噪声、工频干扰、电机和管道振动等引起的某一固定频率干扰等。

　　采用格型自适应算法估计信号的频率。与直接型自适应陷波滤波器相比，格型计算量大大降低，且参数少，通过调整相应参数就能方便地跟踪频率的变化，且跟踪速度快，跟踪精度高[5]。

　　采用计及负频率影响的DTFT算法计算信号相位差，DTFT算法可以在每个采样点计算出傅立叶系数，且收敛速度快，满足科氏信号处理的实时性;同时，因为考虑了负频率的影响，所以提高了相位差的计算精度[2]。