涡街流量计智能技术的应用与原理  十一

§1．5本课题的难点及主要研究工作

尽管智能压电式涡街流量计在工业仪表流量测量领域得到了很大的重视，国内外学者也在研究方面取得了很大的进展，但真正将研究成果付诸产品，应用于工业现场中并取得良好效果的实例并不多。可见涡街流量计的成熟期还有待广大科研人员和工程技术人员的共同努力才能到来。

由于工业现场环境复杂，使用时除应注意温湿度等条件外，还应特别注意电磁干扰情况。常见的电磁辐射源有射频源、工频电磁场、静电场等，在强干扰如高压输电电站、大型整流所等场合，不仅仅是磁敏式，压电应力式涡街流量计也不能正常工作或不能适时准确测量。此外，振动也是该类仪表的一大劲敌。因此，使用涡街流量计要特别注意避免机械振动，尤其是管道的横向振动(垂直于管道轴线又垂直于漩涡发生体轴线的振动)，这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。由于涡街信号对流场影响(稳定性、规则性)同样敏感，故直管段长度不能保证稳定涡街所必要的流动条件时也不能选用。

为了解决这个问题，作者提出了两种针对涡街正弦信号的软件处理方法。并通过试验进行了研究分析，得出了满意的结果。

根据国内外智能压电式涡街流量计技术现状和发展趋势，针对实际应用问题，本课题研究工作主要包括以下几部分：

①分析并总结出压电式涡街流量计的设计原理，研究了智能型压电式涡街流量计并详细给出了其设计方法。

②研制出一套由传感器、变送器、智能模块和通信模块组成的分别完成信号拾取、信号调理、智能控制和总线通信的智能涡街流量计。针对新型智能压电式涡街流量计硬件体系及其应用要求，成功设计出相应的测量、控制及分析软件。该系统具有人机界面友好、工作稳定、测量准确的特点。

③讨论了HART协议基本原理和应用方法，并将其应用到智能涡街流量计的通信功能设计中。给出了具有HART通信功能的智能涡街流量计的相应硬件软件设计结构。

④在对单片机测频技术的分析研究基础上，提出了脉冲计频和信号处理测频相结合的新方法，以解决涡街流量计在复杂工况条件下抗干扰的问题。具体分析了各种频谱分析法的测频特点及适用性，仿真研究了对涡街流量信号进行频谱分析的LMS算法，阐述了基于涡街正弦信号的软件数字动态滤波测频方法，并试验验证了软件数字动态滤波测频法的可行性及有效性。与频谱分析法比较，这种方法运算量不大，从而不必使用专门的数字处理芯片即可与其它任务并行运行。

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