一种适用于压差原理测量流速的处理电路制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于压差原理测量流速的处理电路，包括：压差传感器、采样电路和主控电路；其中，压差传感器包括：第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体；第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体均与采样电路相连；采样电路与主控电路相连，分别对第一量程和第二量程两路压差传感器信号进行采集、放大和转换等处理，配合速度融合算法求出速度信息，并通过通信接口电路发送至用户，解决了单通道、单压差传感器设计存在的分辨率低、精度差和零位不稳等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于压差原理测量流速的处理电路
本专利技术涉及压差原理测量流速
，更具体的说是涉及一种适用于压差原理测量流速的处理电路。
技术介绍
压差原理测量流速装置如压差计程仪和压差流量计，被广泛用于舰船、潜艇测速，管路、渠道测量流量。现有的相关设备均采用单压差传感器设计，获取压差信号后再通过软件对其进行处理并解算速度信息，再将速度进行积分可求出航程、流量等信息。为测量高流速流体，需选取较大量程的压差传感器，但大量程压差传感器在测量低速情况下，存在分辨率低、精度差、零位不稳等问题。因此，如何提供一种精度更高的适用于压差原理测量流速的处理电路是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种适用于压差原理测量流速的处理电路，具有功耗低、精度高和实时性强等特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适用于压差原理测量流速的处理电路，包括：压差传感器、采样电路和主控电路；其中，所述压差传感器包括：第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体；所述第一量程压差传感器芯体和所述第二量程压差传感器芯体均与所述采样电路相连；所述采样电路与所述主控电路相连。优选的，还包括：通信接口电路，所述通信接口电路与所述主控电路相连。优选的，还包括：电源电路，所述电源电路分别与所述第一量程压差传感器芯体、所述第二量程压差传感器芯体、所述采样电路、所述主控电路和所述通信接口电路相连。优选的，所述电源电路包括：直流24V供电电源、第一DC/DC模块N1、第二DC/DC模块N3和第三DC/DC模块N4；直流24V供电电源与所述第一DC/DC模块N4相连，直流24V经过所述第一DC/DC模块N4产生直流5V；所述第一DC/DC模块N4分别与所述第二DC/DC模块N3以及所述第三DC/DC模块N1相连，直流5V经过所述第二DC/DC模块N3产生2.5V直流电源，以及经过所述第三DC/DC模块N4产生3.3V电源；其中，直流5V为所述采样电路供电，直流3.3V为所述主控电路和所述通信接口电路供电，直流2.5V为所述采样电路提供参考电压。优选的，所述采样电路通过SPI接口与所述主控电路相连。优选的，所述主控电路通过RS232串口与所述通信接口电路相连。优选的，所述通信接口电路通过RS422串口与外部设备进行通信。优选的，所述主控电路包括：STM32微处理器。优选的，所述采样电路包括：AD7192芯片。优选的，所述主控电路将所述第一量程传感器芯体和所述第二量程传感器芯体的标准信号分别进行AD转换，转换成电压数字信号，再将电压数字信号与内部基准电压进行对比，解算成两组速度信息，对第一量程传感器芯体速度进行对比判断，若速度大于第一分段值，则直接输出第一量程传感器芯体速度信息；若速度小于第二分段值，则输出第二量程传感器芯体速度信息；若速度处于第一分段值和第二分段值之间，则将两组速度信息进行融合后再输出，其中，所述第一分段值大于所述第二分段值。其中，电压数字信号电压值大小与速度大小成一定比例关系。基准电压不会变化，已知电压数字信号的大小，即可求出速度大小。自适应加权平均算法将两个传感器的速度V1和V2按比例加权后输出，得出最终速度V＝a*V1+b*V2，a和b为比例系数，该系数随着V1和V2的变化而变化，其大小根据外接安装环境及使用要求确定。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种适用于压差原理测量流速的处理电路，采用了双通道、高精度、零延时信号采集电路设计，分别对第一量程和第二量程两路压差传感器信号进行采集、放大和转换等处理，配合速度融合算法求出速度信息，并通过通信接口电路发送至用户，解决了单通道、单压差传感器设计存在的分辨率低、精度差和零位不稳等问题，实现了相关设备流量、流速全量程高精度稳定测量；高精度速度融合算法采用了分段过渡融合模式，能够有效避免对速度直接融合输出造成的速度跳变。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的适用于压差原理测量流速的处理电路的示意图；图2为本专利技术提供的速度融合算法流程图；图3为本专利技术提供的电源电路原理图；图4为本专利技术提供的主控电路原理图；图5为本专利技术提供的通信接口电路原理图；图6为本专利技术提供的采样电路原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见附图1，本专利技术实施例公开了一种适用于压差原理测量流速的处理电路，包括：压差传感器、采样电路和主控电路；其中，压差传感器包括：第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体；压差传感器包含高、低量程两种规格，分别测量高、低流速产生的压力差，有效提升了微压灵敏度，配合主控电路内嵌的高精度速度融合算法，解决了单压差传感器满量程测速引起的零位漂移、低速精度差等问题。第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体均与采样电路相连；采样电路与主控电路相连。为了进一步优化上述技术方案，还包括：通信接口电路，通信接口电路与主控电路相连。为了进一步优化上述技术方案，还包括：电源电路，电源电路分别与第一量程压差传感器芯体、第二量程压差传感器芯体、采样电路、主控电路和通信接口电路相连。电路之间连接关系请参考图1，电源电路产生3.3V、5V、24V电源，分别提供给各电路及压差传感器使用；压差传感器内集成有第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体，即集成有高、低量程两个压差传感器芯体，其能感受外部环境的压力变化，并将压力差转化成4～20mA标准信号发送至采样电路进行处理；采样电路将采集的4～20mA标准信号转化成电压数字信号并通过SPI接口送至主控电路进行处理；主控电路将采样电路送来的数字信号进行解算，得出速度信息，并将该信息通过RS422串口送至通信接口电路；通信接口电路采用RS422串口与外界用户进行通信，实现主控电路与外界用户的信息交互。主控电路内速度解算的方法请参见图2，初始化后，将高、低量程传感器芯体的4～20mA标准信号分别进行AD转换，转换成电压数字信号，再将电压数字信号与内部基准电压进行对比，最终解算成两组速度信息，该两组速度信息分别对应高、低量程传感器芯体；对高量程传感器芯体速度进行对比判断，若速度大于第一分段值，例如6kn，则直接输出该速度信息；若速度小于第二分段值，例如5kn，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于压差原理测量流速的处理电路，其特征在于，包括：压差传感器、采样电路和主控电路；/n其中，所述压差传感器包括：第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体；/n所述第一量程压差传感器芯体和所述第二量程压差传感器芯体均与所述采样电路相连；所述采样电路与所述主控电路相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于压差原理测量流速的处理电路，其特征在于，包括：压差传感器、采样电路和主控电路；
其中，所述压差传感器包括：第一量程压差传感器芯体和第二量程压差传感器芯体；
所述第一量程压差传感器芯体和所述第二量程压差传感器芯体均与所述采样电路相连；所述采样电路与所述主控电路相连。


2.根据权利要求1所述的一种适用于压差原理测量流速的处理电路，其特征在于，还包括：通信接口电路，所述通信接口电路与所述主控电路相连。


3.根据权利要求2所述的一种适用于压差原理测量流速的处理电路，其特征在于，还包括：电源电路，所述电源电路分别与所述第一量程压差传感器芯体、所述第二量程压差传感器芯体、所述采样电路、所述主控电路和所述通信接口电路相连。


4.根据权利要求3所述的一种适用于压差原理测量流速的处理电路，其特征在于，所述电源电路包括：直流24V供电电源、第一DC/DC模块N1、第二DC/DC模块N3和第三DC/DC模块N4；
直流24V供电电源与所述第一DC/DC模块N4相连，直流24V经过所述第一DC/DC模块N4产生直流5V；
所述第一DC/DC模块N4分别与所述第二DC/DC模块N3以及所述第三DC/DC模块N1相连，直流5V经过所述第二DC/DC模块N3产生2.5V直流电源，以及经过所述第三DC/DC模块N4产生3.3V电源；
其中，直流5V为所述采样电路供电，直流3.3V为所述主控电路和所述通信接口电路供电，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鑫，肖升，陈伟林，林瑞枫，鲁妤知，欧阳贤斌，吴丹，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所九江分部，
类型：发明
国别省市：江西;36