基于數(shù)字濾波的渦街流量計(jì)二次儀表設(shè)計(jì)

渦街流量計(jì)適用于氣體、液體等流體流量的測(cè)量,具有內(nèi)部無活動(dòng)部件,結(jié)構(gòu)簡單、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)等諸多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是渦街流量計(jì)目前還存在一些問題,特別是在低流速、小流量的情況下,頻率測(cè)量會(huì)受到很大干擾,其渦街信號(hào)的信噪比非常低,渦街原始信號(hào)極易被噪聲淹沒,無法進(jìn)行正常的測(cè)量。而普通渦街流量計(jì)大多采用模擬信號(hào)處理辦法,正常流量范圍內(nèi),渦街頻率信號(hào)穩(wěn)定、測(cè)量精度比較高;但是在小流量時(shí),渦街原始信號(hào)非常微弱、難以提取有用信息,導(dǎo)致流量測(cè)量量程比很小,測(cè)量下限比較高。

針對(duì)以上問題,該課題研究并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款基于MSP430單片機(jī)數(shù)字濾波的渦街流量計(jì)。該數(shù)字渦街流量計(jì)采用雙MSP430單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),在低流速的情況下,由MSP430AFE253單片機(jī)對(duì)渦街初始信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理、濾波,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào);再由MSP430F413單片機(jī)進(jìn)行計(jì)頻,結(jié)合一種多周期測(cè)頻方法,可以測(cè)量出渦街頻率,進(jìn)而有效解決了測(cè)量精度問題,同時(shí)克服了在小流量測(cè)量時(shí)的量程比問題,相比于普通模擬渦街流量計(jì),在保證測(cè)量精度與實(shí)時(shí)性地基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)整體功耗,并實(shí)現(xiàn)了4~20mA頻率信號(hào)模擬量輸出。

本論文主要是按照渦街流量計(jì)的測(cè)量原理、工作原理、硬件系統(tǒng)介紹、軟件系統(tǒng)介紹以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的順序進(jìn)行論述的,并詳細(xì)介紹了一種多周期測(cè)頻方法。該渦街流量計(jì)二次儀表由3塊電路板構(gòu)成,分別為電源板、信號(hào)處理板、數(shù)據(jù)處理板;針對(duì)三塊電路板本課題設(shè)計(jì)了一套完整的硬件電路結(jié)構(gòu)以及軟件系統(tǒng),成功地實(shí)現(xiàn)了該渦街流量計(jì)可以在不同流量下調(diào)整濾波程序的參數(shù),從而能的測(cè)量渦街信號(hào)頻率和流量值。***后通過實(shí)驗(yàn)表明本數(shù)字渦街流量計(jì)具有很低的量程下限,擴(kuò)大了渦街信號(hào)測(cè)量的量程比,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪聲有很強(qiáng)的抑制能力,實(shí)時(shí)性好,具有很高的應(yīng)用價(jià)值。