科氏質(zhì)量流量計(jì)可以直接測(cè)量質(zhì)量流量，具有測(cè)量精度高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的流量計(jì)之一。科氏質(zhì)量流量計(jì)由質(zhì)量流量傳感器(或稱一次儀表)和變送器(或稱二次儀表)組成。
質(zhì)量流量傳感器由流量管、電磁激振器、速度傳感器、溫度傳感器和外殼組成。變送器由驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)字處理模塊組成。驅(qū)動(dòng)模塊為電磁激振器提供信號(hào)和能量，使流量管穩(wěn)幅振動(dòng); 數(shù)字處理模塊接收速度傳感器的輸出信號(hào)，交由核心處理器處理，得到質(zhì)量流量。其中，流量管的穩(wěn)幅振動(dòng)是科氏質(zhì)量流量計(jì)工作的前提，所以，驅(qū)動(dòng)部分是科氏質(zhì)量流量計(jì)的重要組成部分。根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生方法的不同，將科氏質(zhì)量流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)方式分為3種:模擬驅(qū)動(dòng)、半數(shù)字驅(qū)動(dòng)與全數(shù)字驅(qū)動(dòng)。模擬驅(qū)動(dòng)依靠模擬電路對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行幅值、頻率、相位的調(diào)節(jié)，復(fù)雜度低，成本低。在單相流工況下，流量管的固有頻率、阻尼比較為穩(wěn)定，模擬驅(qū)動(dòng)可以取得較好的驅(qū)動(dòng)效果。半數(shù)字驅(qū)動(dòng)是模擬驅(qū)動(dòng)向全數(shù)字驅(qū)動(dòng)發(fā)展的過渡產(chǎn)物，它的頻率、相位調(diào)節(jié)方法與模擬驅(qū)動(dòng)相同，幅值的調(diào)節(jié)是通過軟件調(diào)節(jié)增益來實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)。全數(shù)字驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來自于數(shù)字系統(tǒng)的合成，幅值、頻率、相位完全受數(shù)字系統(tǒng)的控制，驅(qū)動(dòng)能力最強(qiáng)。當(dāng)遇到氣液兩相流和批料流等復(fù)雜工況，流量管的固有頻率和阻尼比將發(fā)生很大的變化，數(shù)字驅(qū)動(dòng)也能驅(qū)動(dòng)流量管振動(dòng)。全數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)困難，雖然有多篇論文從不同的方面對(duì)全數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行介紹，但是，很少有論文全面地比較全數(shù)字驅(qū)動(dòng)中的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)，并針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，提供對(duì)應(yīng)的技術(shù)方案。
本文對(duì)科氏質(zhì)量流量計(jì)中的全數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行綜述。從驅(qū)動(dòng)技術(shù)的控制對(duì)象—流量管振動(dòng)系統(tǒng)出發(fā)，研究它在氣液兩相流下的振動(dòng)特性，其中，通過使用變送器在線分析流量管振動(dòng)信號(hào)，得到流量管振動(dòng)頻率的波動(dòng)情況; 通過建立流量管振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，得到流量管阻尼比的變化情況。基于流量管振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性，明確在氣液兩相流下，流量管振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求，再結(jié)合不同工況下的測(cè)量需求，研究和選擇相應(yīng)的啟振方法與驅(qū)動(dòng)參數(shù)調(diào)節(jié)方法，并比較單核DSP實(shí)現(xiàn)和雙核DSP+FPGA實(shí)現(xiàn)方案。
