一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法，属于利用脉冲型流量传感器进行流量测量技术领域。技术方案：利用脉冲型流量传感器输出的被检脉冲信号

【技术实现步骤摘要】
一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法
本专利技术涉及一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法，利用基准脉冲信号与被检脉冲信号间的稳定周期性变化的相位差关系，进行信号间的相位差鉴相及脉冲取样实现高精度流量测量，属于利用脉冲型流量传感器进行流量测量

技术介绍
脉冲型流量计就是流体流过流量计时传感器产生的信号为脉冲频率信号的流量计。脉冲型流量计的仪表系数K为单位体积流体流过流量计时流量计发出的信号脉冲数。其计算式为：（1）上式中K为流量计仪表系数，N为流量计发出的脉冲个数。流量计的流量q与仪表系数K的线性表达式为：（2）上式中K为流量计仪表系数，q为流量，a和b为常数。流量测量过程中的流量、时间、体积的关系式为：（3）上式中q为流量，V为体积，t为时间，c为常数。根据式（1），（2），（3）可知，测量系统需要采集测量时间t以及在测量时间内的脉冲个数N，进而求取流量。常用脉冲采集式流量计检测过程中，由于一般计数器的计数误差为±1个脉冲，引入了较大的读值误差，而且还受检测时间的影响。究其原因，主要是采集到的脉冲数并不能反映其在检测时间内的真实流量，对于周期信号来说，即检测时间与被检脉冲周期不成整数关系。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法，利用基准脉冲信号与被检脉冲信号间的相位差关系，进行信号间的的稳定周期性变化的相位差鉴相及脉冲取样实现高精度流量测量。通过检测两脉冲信号间稳定变化的相位差来控制脉冲计数，以此大大消除±1个脉冲的计数误差，并利用这种稳定变化的相位差来控制检测时间与被检脉冲信号成整数同步关系。本专利技术测量精度高，电路结构简单、易于实现，解决
技术介绍
中存在的因±1个脉冲计数误差及检测时间与被检脉冲信号不同步而导致脉冲型流量测量精度不高的问题。本专利技术的技术方案是：一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法，包含如下步骤：①利用脉冲型流量传感器输出的被检脉冲信号f1和合成的基准脉冲信号f2之间稳定变化的相位差来实现精准脉冲计数；本专利技术的流量测量系统中，针对的是测量过程中使得被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2间存在微小频率偏差值，即被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2具有相同标称频率情况下，它们之间只存在微小频差，这种情况下两脉冲信号间的相位差变化是单调的，而且每隔一个时间T，都会出现相同的相位差值。简单举例，f1的频率值为5Hz，f2的频率值为4Hz，以脉冲信号的上升沿为两频率信号相位差的比较时刻，如图1所示，假设f1和f2在初始时刻相位重合，f1的运行周期值为0.2s，f2的运行周期值为0.25s，f1和f2的相位差依次为△t1，△t2，△t3，△t4，经过时间T为1s后，f1和f2再一次相位重合，之后相位差变化又是△t1，△t2，△t3，△t4。在此相位重合周期T内，被检脉冲信号f1有5个整周期，基准脉冲信号f2有4个整周期。同理，f1的频率值为10Hz和f2的频率值为11Hz时，f1和f2的相位差也是单调变化，经过时间T为1s后，f1和f2再一次相位重合，在此相位重合周期T内，被检脉冲信号f1有10个整周期，基准脉冲信号f2有11个整周期。此规律适用于被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2具有相同标称频率情况下，它们之间只存在微小频差的情况。利用这种稳定变化的相位差构成计数开关，克服了±1个脉冲的计数误差，并且由基准脉冲信号f2构成的检测时间与被检脉冲信号构成整数同步，进而完成高精度的脉冲型流量测量。②利用参差鉴相器生成被检脉冲信号f1和合成的基准脉冲信号f2之间的相位差。③观察两脉冲间相位差的变化，根据相位差的变化情况来调节合成的基准脉冲信号f2的频率值。当被检脉冲信号f1和合成的基准脉冲信号f2具有相同标称频率且存在微小频差的情况下，相位差呈稳定的周期性单调变化。④在得到的稳定周期性单调变化的相位差中，利用脉冲取样器提取特定宽度的相位差。⑤利用提取的特定宽度的相位差构成计数闸门。⑥在周期时间T内，对被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2分别进行脉冲计数，计得脉冲信号f1的脉冲个数为m，计得脉冲信号f2的脉冲个数为n；⑦计算由基准脉冲信号f2构成的检测时间t=n/f2；⑧最后根据检测时间t和被检脉冲信号f1的脉冲个数m，求得流量值。本专利技术的主要创新点是：利用稳定变化的相位差信号形成计数开关，在此计数开关内对被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2分别进行脉冲计数，然后求出由基准脉冲信号f2构成的检测时间t，进而求得流量值，本专利技术可以有很宽的流量测量范围几十Hz到几千Hz，对变化的脉冲信号可以进行高精度的计数。本专利技术的积极效果是：仪器结构简单、易于实现，利用被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2间的相位差关系，通过检测两脉冲信号间稳定变化的相位差来控制脉冲计数，以此大大消除±1个脉冲的计数误差，并利用这种稳定变化的相位差来控制检测时间与被检脉冲信号成整数同步关系。附图说明图1是本专利技术的脉冲信号间相位差变化示意图；图2是本专利技术的流量测量系统框图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明如图2所示：在此流量测量系统中，由计算机控制中心控制DDS合成基准脉冲信号f2，由脉冲型流量传感器输出被检脉冲信号f1。基准脉冲信号f2和被检脉冲信号f1经由CPLD控制的参差鉴相器生成相位差信号，计算机控制中心检测相位差的变化情况，并根据相位差的变化情况来控制DDS合成基准脉冲信号f2的频率值。当计算机控制中心控制DDS合成基准脉冲信号f2和被检脉冲信号f1有相同的标称值，且只存在微小频差时，两脉冲信号间相位差呈周期性的单调变化。然后利用CPLD控制的脉冲取样器，只允许特定宽度的脉冲输出，并且此特定宽度的脉冲是周期性出现的，此特定宽度的脉冲构成脉冲计数闸门，即相同的相位差值构成计数的开始信号和结束信号。在脉冲计数期间，被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2具有整数同步关系，以此大大消除±1个脉冲的计数误差，流量测量更精准。利用可编程逻辑器件CPLD控制的参差鉴相器生成相位差信号，即被检脉冲信号f1的上升沿输入到CPLD时，参差鉴相器输出高电平，合成的基准脉冲信号f2的上升沿输入到CPLD时，参差鉴相器输出低电平。由于硬件电压分辨率及响应时间的限制，宽度值为零的相位差无法检测生成，只能生成一定宽度值的相位差信号，通过CPLD控制的脉冲取样器来提取出特定宽度的相位差，此相位差脉冲信号构成计数闸门开关。在计数期间，由于被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2具有整数同步关系，所以在计数期间内被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2的脉冲个数都是整数，计得脉冲信号f1的脉冲个数为m，计得脉冲信号f2的脉冲个数为n。在此计数期间，由基准脉冲信号f2构成的检测时间t为n/f2，被检脉冲信号f1的脉冲个数为m，进而利用计算机控制中心求出流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法：/n①计算机控制中心检测参差鉴相器生成的被检脉冲信号

【技术特征摘要】
1.一种基于脉冲型流量传感器的高精度流量测量方法：
①计算机控制中心检测参差鉴相器生成的被检脉冲信号f1和基准脉冲信号f2间的相位差变化情况，并根据相位差的变化情况来调节合成的基准脉冲信号f2的频率值，当被检脉冲信...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾兆旻，马壮，柳延领，向波，
申请(专利权)人：唐山学院，
类型：发明
国别省市：河北;13