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科氏质量流量计直接测量流体质量流量,在单相流环境中测量精度高,被广泛应用到各行各业。科氏质量流量计的难题是复杂流相的应用场合,例如气液两相流。在两相流环境中,不断改变的流体密度导致流体流过的测量管谐振频率波动,阻尼比骤增。传统模拟驱动控制速度缓慢,在其重新构造驱动信号的过程中质量流量无法测量,造成测量点丢失的问题,甚至测量管停振的现象。不同的数字信号处理算法被用于相位差的计算,并在单相流环境中取得较高精度。而两相流环境中,传感器信号频率与幅值波动剧烈,不同数字信号处理算法的精度受到不同程度的影响。本文针对两相流环境中科氏质量流量计测量管阻尼增加,振动系统谐振频率与幅值波动剧烈的问题,研究了全数字式的科氏质量流量计转换器。转换器系统采用全数字驱动,实现了两套数字信号处理算法。具体研究工作为:(1)针对两相流环境中传统模拟驱动造成的测量点丢失以及测量管停振问题,研究数字驱动方法。首先利用单自由度模型对振动系统进行仿真,分析运动规律,提出控制策略,基于锁相环原理结合PI控制器对驱动信号的频率和幅值进行快速和准确的控制。(2)针对两相流环境中传感器信号频率与幅值波动对数字信号处理算法精度的影响,评估了三种计算相位差的数字信号处理算法,包括正交解调算法、Hilbert算法和SDTFT算法。对三种算法的原理进行了详细阐述,并对算法提出改进,利用随机游走模型建立单相流和两相流条件下的传感器信号,对三种算法跟踪信号相位差变化的能力进行仿真评估。(3)基于DSP硬件平台ADSP-BF706编写转换器程序,完成了全数字驱动、数字信号算法处理、USB通讯三项功能。其中,数字信号算法处理部分实现了两套相位差计算算法:正交解调算法与Hilbert算法。最终,在单相流和两相流环境中对转换器系统程序进行了功能验证与实验测试。