基于数字频谱与模拟带通滤波组的两线制涡街流量计

基于MSP430F1611单片机,采用数字频谱分析与模拟带通滤波器组相结合的方式,研制新型两线制数字涡街流量计,以扩展量程比,保证现场测量精度,并实现低功耗工作,解决目前此类流量计存在的关键性技术问题。采用低功耗运放和数字电位器组成程控放大器,以适应涡街传感器输出信号强度较大范围的变化;根据少点数FFT计算结果,选择带通滤波器组,既满足涡街传感器信号频率范围变化大的需要,又对涡街信号进行最佳滤波;设计有效的电源管理模块和电流输出电路,为仪表两线制工作提供足够的电流。     

抗振型低功耗数字涡街流量计研制

针对双传感器涡街流量计,提出采用频域相减与频率方差计算相结合的方法来处理涡街流量传感器输出信号,并研制基于低功耗单片机为核心的处理系统,取得很好的实验效果。在涡街流量信号功率小于振动噪声功率的情况下,抗振型低功耗数字涡街流量计仍然能够准确地测量流量的频率,并且低功耗、两线制工作。     

涡街流量信号背景噪声的混沌特性研究

首先介绍涡街发生的原理，分析了涡街噪声信号的产生具有混沌特性的可能性，引入小波方法分解涡街流量信号，运用混沌理论对涡街背景噪声信号的Lyapunov指数进行了计算仿真，结果表明涡街噪声信号是具有混沌特性的，并提取了涡街噪声信号的混沌特征，计算了盒维数。为定性地研究涡街流量信号特征提出了新的思路，实验数据的仿真结果说明了该方法的有效性。     

涡街流量传感器压电探头位置试验研究

以往对涡街流量传感器的研究主要集中在旋涡发生体形状设计、信号检测方式以及信号处理方法上,而对压电探头位置的研究未见报道.本文首先通过在水槽、风洞中试验,揭示了压电探头位置与涡街信号频率、幅值存在着密切联系,不同宽度的旋涡发生体,最强信号出现的位置也不同.在此基础上,研究管道中涡街流量传感器压电探头在不同位置时的信号变化规律,分析解释了二维、三维涡街流场的差异,最终确定了涡街流量传感器中压电探头的最佳位置应在距发生体尾部等于发生体宽度处.通过在DN100和DN50水、气流量标准装置上的试验,验证了此结论的正确性,传感器的线性度和重复性均有所改善.     

涡街流量传感器信号的幅值和频率特征

基于实验数据建立了涡街流量传感器输出信号的数学模型,提出了用混合高斯分布来描述涡街流量传感器信号幅值的自然衰减现象,采用频率调制信号来表示涡街流量信号的宽带特征,通过频谱分析确定机械振动噪声信号为窄带信号.     

光纤流量计初探

基于光纤的性能优势和光纤传感器的发展前景，文章利用光的强度受流量调制的特性，在传统涡街流量传感器基础上，设计了一种光纤流量计。文章阐述了光纤微弯损耗机理和光纤涡街流量传感器的工作原理，在此基础上提出了光纤涡街流量计系统设计模型，并进行了光纤涡街流量计的稳定性分析。     

涡街流量传感器重复性超差的原因分析

本文针对涡街流量传感器在检定过程中重复性超差的问题，从流量传感器灵敏度、安装条件、检定环境、检定时间等方面结合实例进行了详细的原因分析。     

3095MV智能变送器校验的研究

本文对美国ROSEMOUNT30 95MV型智能流量变送器的校验问题进行了分析 ,提出一种采用外加压力源 ,精密电阻信号模拟温度输入的技术 ,以HART2 75手操器为辅助校验智能 30 95MV流量变送器的方案 ,并采用标准总不确定度分析的方法论述了所采用方法的可行性     

抗强固定干扰的涡街流量计系统设计及言号处理方法研究

一些工业现场存在较强振动干扰,其频率在涡街流量信号的范围内,且功率大于涡街流量信号的功率.采用数字涡街流量计根据流量信号占优原则来确定流量频率,就无法得到正确的测量结果.为此,设计了陷阱频率、陷阱宽度和陷阱深度可任意调节的陷波滤波器.采用陷波滤波器消除固定强干扰;用功率谱分析计算出涡街流量信号的频率.消除了在涡街流量信号范围内的强固定干扰,又不影响流量的测量.用Microchip公司的dsPIC33FJ256MC710 DSP研制了涡街流量计信号处理系统,并取得很好的实验效果.     

利用差压原理的涡街信号检测方法研究

采用压电传感器的涡街流量计在测量中容易受到管道振动和流场振动的影响,测量精度下降.对漩涡发生体周围流场进行分析,发现在发生体两侧存在相位差为180°且振动幅度和频率相等的流体振动点,根据这一特点,提出采用差压原理检测涡街信号的新方法,这种方法能抵抗噪声,稳定性好,实现方便,适应性强.     

高抗干扰性能涡街流量计传感器的研究

针对涡街流量计抗干扰性能差的缺点,设计了一种新的传感器结构———悬浮式差动传感器,使流量计一次仪表输出信号的信噪比大大提高.实验结果表明,采用此种传感器结构的涡街流量计的抗干扰性能得到显著改善.     

基于遗传算法的涡街信号随机共振检测方法

涡街流量计在工业现场工作时,输出信号易叠加噪声,尤其在小流量测量时,涡街信号易被现场噪声淹没,导致测量受限。针对涡街信号处理,提出一种基于遗传算法的双调制随机共振方法。该方法对输入信号进行频率和幅值双调制后进入非线性双稳系统,以系统输出信号的信噪比为适应度函数,通过二进制编码,将调制频率和幅值组合成一个二进制字符串,同时对两个参数进行并行寻优,得到最优解,使系统产生随机共振,增强涡街信号。搭建涡街流量计实验装置,实验结果表明,使用遗传算法可以有效搜索出调制频率和幅值最优解,搜索效率高,解决现有多参数寻优的困难,适用于涡街信号特别是小流量信号处理,能准确获取涡街频率,实现流量测量。     

基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计.针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法.该方法可精准定位回波信号特征点.研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器.变送器采用了新的激励方式...     

基于MSP430F447的超声波流量计的设计及实现

超声波流量测量作为一种非接触测量技术,在生产生活中具有良好的应用前景。设计了一种基于超低功耗16位单片机MSP430F447微控制器的时差式超声波流量计,采用具有温度测量功能的高准确度时间测量芯片TDC_GP2,测量的时间差具有50ps的分辨率,同时还可以测出流体温度,自动补偿由于温度变化而带来的误差,LCD液晶动态显示瞬时流量和总流量等参数,具有通信模块,在大规模应用时还可以由上位机统一管理,提高了应用的自动化程度。实验表明,该流量计功能较齐全,功耗低,具有高的静态准确度和可靠性,非常适合在油田、供水等条件下液体流量的检测,是一个实用的流量测量仪器。     

尿素机中高频微弯型科氏质量流量计信号处理

为了将微弯型高频传感器的科氏质量流量计应用于尿素加注机,根据在企业现场采集到的流量信号数据,建立科氏质量流量传感器加注过程的信号模型。根据此模型分析已有的数字信号处理算法产生误差的原因,并从兼顾实时性与准确性两方面出发对算法进行改进,以适用于尿素机测量的需要。在研制的基于DSP的科氏质量流量变送器上,实时实现算法,并进行水流量标定实验和尿素加注机标定实验,其测量误差小于0.1%,重复性误差小于0.05%。     

涡街流量计抗管道周期振动性能的试验研究

为研究涡街流量计在管道周期振动情况下的抗振性能,对国内广泛应用的应力式模拟涡街流量计,在气体流量管道周期振动试验装置上进行了不同振动加速度和方向的试验.通过对振动产生仪表系数相对误差的研究,得出模拟涡街流量计的抗振加速度,并分析了此时涡街流量传感器输出信号的品质特征.最后,为与模拟涡街作比较,对横河和ABB公司生产的数字涡街流量计进行了相同的管道周期振动试验,研究了数字涡街的抗振性能,并发现振动倍频信号是导致仪表系数相对误差出现的主要原因.     

基于小波滤波器组的涡街流量计信号处理方法

涡街流量计应用比较广泛,但是,由于易受管道振动和流场不稳定等因素干扰,如何从强噪声背景下检测出涡街信号频率,一直是个难题.研究了多相结构ⅡR小波滤波器组的设计方法,给出了Butterworth型小波滤波器组的实现方案,将基于小波滤波器组的信号处理方法应用于涡街流量计,并给出最佳频带的判别准则.仿真结果表明,Butterworth型小波滤波器组具有较好的幅频特性和较高的频率精度.     

光纤式质量流量计的研究

研究出一种光纤传感器与电磁涡流传感器相结合的新型质量流量计,并给出理论模型和实际系统结构。该流量计对旋涡发生体进行了独特设计,即将光纤嵌入到旋涡发生体内部构成光纤式升力检测器。利用光纤的微弯损耗特性,检测出流体流经旋涡发生体时产生的变动升力大小,结合信号电极测量出的涡流频率,由单片机计算出流体质量流量。与其它质量流量计相比,光纤式质量流量计结构简单,抗干扰能力强。以水为被测对象的实验证明,其测量结果的相对误差在1%以内。