基于數(shù)字濾波的渦街流量計二次儀表設(shè)計

渦街流量計適用于氣體、液體等流體流量的測量,具有內(nèi)部無活動部件,結(jié)構(gòu)簡單、精度高、適應(yīng)性強等優(yōu)點,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,頻率測量會受到很大干擾,其渦街信號的信噪比非常低,渦街原始信號極易被噪聲淹沒,無法進行正常的測量。而普通渦街流量計大多采用模擬信號處理辦法,正常流量范圍內(nèi),渦街頻率信號穩(wěn)定、測量精度比較高;但是在小流量時,渦街原始信號非常微弱、難以提取有用信息,導(dǎo)致流量測量量程比很小,測量下限比較高。

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

本論文主要是按照渦街流量計的測量原理、工作原理、硬件系統(tǒng)介紹、軟件系統(tǒng)介紹以及實驗結(jié)果分析的順序進行論述的,并詳細介紹了一種多周期測頻方法。該渦街流量計二次儀表由3塊電路板構(gòu)成,分別為電源板、信號處理板、數(shù)據(jù)處理板;針對三塊電路板本課題設(shè)計了一套完整的硬件電路結(jié)構(gòu)以及軟件系統(tǒng),成功地實現(xiàn)了該渦街流量計可以在不同流量下調(diào)整濾波程序的參數(shù),從而能的測量渦街信號頻率和流量值。***后通過實驗表明本數(shù)字渦街流量計具有很低的量程下限,擴大了渦街信號測量的量程比,對現(xiàn)場噪聲有很強的抑制能力,實時性好,具有很高的應(yīng)用價值。