【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于两相流检测，特别涉及一种均速管涡街一体化传感器的测量模块。
技术介绍
1、目前，在工业生产中使用的各种流速仪器有很多。根据测量方法和结构的差异，可划分为差压式流量计、容积式流量计、流体振动式流量计、超声流量计、插入式流量计、明渠式流量计和其他流量计等十一大类。
2、涡街流量计是一种液体振动型流量计，在一定的水流环境下，液体的一部分会被转换成液体的震动，而震动的频率会随着水流速度(流量)的变化而变化，根据该规律工作的流量计被称作液体振动流量计。斯特劳哈在1878年首次提出了液体的振荡频率和速度之间的关系，用斯特劳哈数来描述漩涡的速度和直径和速度之间的关系。以往关于涡街现象的研究多集中于灾害防治，例如：在锅炉和换热装置中，管道的自振振动和涡街振动频率相匹配时，会发生谐振，造成装置损坏。在50年代，人们对风力表、船舶速度表等进行了大量的试验。涡街流量仪的开发始于60年代后期，其中热丝检测法和热敏检测法涡街流量计相继问世。涡街流量测量技术在70、80年代得到了快速的发展，出现了应力测量技术、电容测量技术、超声测量技术、振动测量技术、应变测量技术、光电测量技术、纤维测量技术等多种涡街流量测量技术。90年代以后，还相继推出了压差式和超声式等多种测量方式的涡街流量计。近年来，随着新技术的不断发展，涡街流量计在集成化、多参量检测、智能化等方面也有了一定的进展。在众多测量模式中，压力型(亦称压电型)涡街流量计因具有响应速度快、信号强度大、工作温度范围宽、现场适应性好和可靠性高等优点而被认为是目前涡街流量计的主流。在应力式
3、tinh与evangelisti等人在前期研究中发现，工作环境与液体自身波动会显著地改变涡街信号的测量结果，而涡街测量中存在的两个主要缺陷：抗噪性能较差、对低速速度不灵敏等，是解决这两个缺陷的重要途径。cousins通过许多试验研究，证实了管内壁面对卡门涡街的作用不容小视，并提出了若干种不同类型的管内壁面和管内壁面的最优截流率，其中对圆筒形的最优截流率在0.33-0.38之间；正三角形的形状是0.29～0.32；立方体的尺寸为0.24-0.28。igarashi和keefe首次提出了一种一种新的旋涡发生体的设计思想，并对其进行了理论分析。bentley和benson等人曾用不同类型的圆柱结合形成漩涡发生器，结果表明，与单个圆柱相比，两到三个圆柱结合形成漩涡发生器时，漩涡发生器具有更好的旋转强度和更好的稳定性。2003年，bentley和mudd等人应用高速摄影技术，对正方形圆柱以及正方形圆柱-三角形圆柱混合生成物的漩涡剥离机制开展了实验研究。fuxin和jiangang p等人通过将两种三棱柱相结合，筛选出了双三角形柱体组合出的最佳旋涡发生体。
4、berlinski等人用热线风速仪通过计算平均流速的方法对涡街流量计中的流场进行研究。terao等通过热线风速计，证实了圆柱形流体在管内形成的漩涡大于在自由流场中形成的漩涡，并且受管内壁面的影响较大，涡街在管内的稳定性也小于在自由流场中的稳定性，但其机理尚不清楚。.本项目将进一步研究圆柱形流体在管内形成涡街的机理。hans和menz基于涡街可调控超声信号的理论，提出了一种基于超声探测技术的涡街发生频率探测方法，该方法可获得很小的探测范围，但其探测范围受到气泡、固体粒子及温度等因素的显著影响。在涡街流量计中，kent公司生产的涡街流量计首次采用了电容的方法。电容式探测通常使用差动线路，具有良好的防震效果，但其不足之处在于不适用于污秽和腐蚀液体的探测。fischer&porter和foxboro早期利用压电式的元素，来探测涡街的频率。近年来，eastech等人提出将一颗小型镍球置于涡流发生器中，在涡流发生器上产生涡流时，该小型镍球将产生振荡，从而实现对涡流产生频率的探测。
5、schlatter等通过对旋涡流量计工作状态下的噪音进行分析，基于激励噪音模式与信号模式，采用频率变换与相关功谱法对其进行降噪处理。kawano提出了一种基于涡街的高精度测量技术，采用了基于单片机的高精度测量技术，并采用了一种新型的基于功能的判别器，进一步提升了测量系统的稳定性。利用amadi-e技术，针对现场离心泵、容积式泵和震动器三种典型工况，利用fft频段的频域特性，通过频域特性的解析，实现对天津大学涡街流量数据的有效提取，从而达到提升涡街流量数据采集准确度的目的。menz将多个多源信息融合技术引入到流量检测中，研制了一种基于超声的涡街流量计，它不仅能检测到涡街分开的频率，还能检测到两个被测点之间的间隔，从而获得流量。通过对两组数据的数据进行数据融合，得出新的数据，使测试的准确性有较大的提高。masanori hondoh等人将传统的电路分析，滤波技术，
6、在实际应用中，涡街流量计还存在着许多问题，比较突出的是，在整个量程范围内涡街信号处于低信噪比情况下信号的不可测性，以及涡街流量计质量流量尤其是蒸汽质量流量无法直接测量。随着数字信号处理技术的飞速发展及广泛应用，复杂的信号处理算法在硬件上得以实现。
7、蒸汽特别是饱和蒸汽作为重要的二次能源在工业中广泛应用，涡街流量计由于其独特的特点即漩涡发生体产生频率仅与被测流体的流速有关，在一定雷诺数范围内几乎不受流体性质(温度、压力、黏度、密度等)变化的影响，压损小，对节能有利，测量精度高的特点在蒸汽测量方面应用广泛。
8、针对蒸汽质量流量无法直接测量问题，工业现场一般采用查表法和公式计算法，计算蒸汽密度。查表法虽然能够得到很高的补偿精度，但缺点也很突出。首先输入数据量巨大，需要占用大量的存储空间；其次应用数据表首先要判断是饱和蒸汽还是过热蒸汽，再查不同的数据表；另外数据表的变量是有一定补偿的非连续量，对于两点之间的数据，需要经过数学内插处理获得，而二元函数的插值式也不简单。公式计算法当前工程上常用的过热蒸汽密度计算公式主要包括实验拟合公式和乌卡诺维奇公式。对于在工况大范围变化或精度要求较高的场合，用以上关于水蒸汽密度的补偿的公式进行流量补偿其偏差较大，而且必须先判断出工况条件下是饱和蒸汽还是过热蒸汽才能选择不同的计算公式进行计算，也给现场运用带来一定的局限性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种均速管涡街一体化传感器的测量模块，为了降低系统的整体功耗，选用了低功耗的stm32f103c8t6单片机，并采取了多种降低功耗的方法与措施，做了大量调试与实验的工作，降低了系统整体功耗，最终实现了4～20ma的电流输出。电路板连接涡街流量计采集差压信号、温度信号、频率信号和压力信号，单片机控制电路板处理数据，并连接上位机，在电脑上可以实时显示。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
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1.一种均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，包括供电单元模块、降压电路模块、线性稳压电路模块、第一芯片、第二芯片、第三芯片、蓝牙通讯单元模块以及接口电路模块：
2.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，还包括运算放大器，所述运算放大器配置于所述第一芯片、第二芯片和/或第三芯片的输入端，所述运算放大器连接有电源。
3.根据权利要求2所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述电源为3.0V到36V的单电源或±1.5V到±18V的双电源。
4.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述供电单元模块包括电连的用于输入电压的P1串口、用于防反的二极管以及用于滤波的电容。
5.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述降压电路模块为DC-DC降压电路，用于将所述供电单元模块提供的电压降低至5V。
6.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述线性稳压电路模块为降压芯片，将降压电路模块输出的电压降低至
7.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述第二芯片为STM32F103C8T6单片机。
8.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述第三芯片通过所述接口电路模块再经P2连接器连接外部设备。
9.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，还包括烧写口单元，所述第二芯片通过所述烧写口单元向显示屏输出数据。
10.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述接口电路模块为485接口电路模块。
...【技术特征摘要】
1.一种均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，包括供电单元模块、降压电路模块、线性稳压电路模块、第一芯片、第二芯片、第三芯片、蓝牙通讯单元模块以及接口电路模块：
2.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，还包括运算放大器，所述运算放大器配置于所述第一芯片、第二芯片和/或第三芯片的输入端，所述运算放大器连接有电源。
3.根据权利要求2所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述电源为3.0v到36v的单电源或±1.5v到±18v的双电源。
4.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述供电单元模块包括电连的用于输入电压的p1串口、用于防反的二极管以及用于滤波的电容。
5.根据权利要求1所述的均速管涡街一体化传感器的测量模块，其特征在于，所述降压电路...
【专利技术属性】
技术研发人员：方立德，张馨元，董芳，王蜜，梁玉娇，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：
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