涡街流量计智能技术的应用与原理 三十五

得到以下主要的结论：

(1)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。其中，变送器具有抗共膜干扰、低通滤波和放大限幅及施密特触发功能，完成涡街流量计信号调理作用。智能模块电路提供三路模拟信号及一路脉冲输入通路。除完成涡街信号的脉冲计数功能，还为本文提出的软件数字动态滤波法提供了涡街正弦信号的输入通路。整个系统功能齐全，结构紧凑，体积小巧，人机界面友好、工作稳定、测量准确。

②通过使用软件中断和硬件中断相结合等技术，成功解决了单片机中断资源不够的矛盾，样机的正常工作表明流量计的流量测量、参数设置及仪表显示、HART通讯等功能模块能协调连续地工作，满足流量计的各项设置工作及测量显示等实时性任务。

③提出了流量计计算新方法，解决了对流量进行多种可选工程单位计量的实现问题。采用了1EE754单精度浮点的改良格式运算，不仅符合HART通讯的数据格式要求，也提高了运算速度和测量精度。研究了影响仪表系数髟的几种因素，提出了相应的补偿方法。对流量的计量提供了小流量切除、满流量报警、K系数补偿、温压补偿等智能化功能。

④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。

⑤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。

根据在本测量系统研究中遇到的问题及当前流量仪表的使用现状，对今后的研究工作提出以下建议和设想：

①考虑到K系数的非完全线性，在分段试验标定量系数的基础上，可实现对足系数分频率段取值方法，从而使流量测量精度进一步提高。

②基于DSP芯片的普及以及它的高运算速率，可在本论文工作基础上，设计基于DSP的功率谱分析法的涡街流量计。基于本文的研究及仿真试验，我们可希望能进一步提高涡街流量计抗干扰能力。

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