基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计制造技术

本发明专利技术涉及流量检测领域，为一种以单片机（ＭＣＵ）为核心、基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计，采用频域相减和计算频率方差相结合的方法计算瞬时频率，根据现场的不同情况来进行切换，判断出流量信息和振动噪声，提取出流量信息，即使在涡街流量信号能量小于噪声能量时，仍然能够得到准确的涡街流量信号频率，从而排除强噪声的干扰，确保现场测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及流量检测领域，为一种涡街流量计，特别是一种以单片机(MCU)为核 心、基于双传感器的抗强干扰数字涡街流量计。
技术介绍
涡街流量计应用于工业现场测量时，由于管道与水泵、阀门和电动机等设备相连， 所以，流量计常常受到机械振动的干扰。在有些情况下，机械振动噪声的能量比较大，有时 甚至大于涡街流量信号的能量，并且其频率在涡街流量信号频率范围内。针对这种情况， 采用通常的频谱分析很难从噪声中提取涡街流量信息，因为通常频谱分析的前提是流量信 号的能量要大于噪声能量。为此，中国专利技术专利公布了一种抗强固定干扰的涡街流量计数 字信号处理系统(徐科军，朱志海，刘三山，姜鹏.抗强固定干扰的涡街流量计数字信号处 理系统，申请专利技术专利，200910116107. 1，申请日2009. 1. 21.)。考虑到当现场设备和管道 安装好之后，振动的频率就固定下来了这个实际情况，该专利技术专利提出以下方案来解决此 问题(l)采集涡街传感器的信号进行频谱分析，根据涡街流量信号是宽带信号和固定振 动信号是窄带信号的特点，以及现场设备的有关参数，例如电机的转速等，确定出管道的固 定干扰频率；(2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计，由流量传感器、振动传感器、模拟输入模块、模拟输出模块、单片机系统、脉冲输出模块、与外部单片机通信的通信模块、人机接口模块、电源模块、外部看门狗和软件组成，其特征在于：流量传感器信号和振动传感器信号分别通过模拟输入模块，适当放大，再低通滤波去掉高频分量后，送入模数转换器，完成信号的采样；数字信号处理模块用算法对采样的信号进行分析处理，得到流量值；最后，系统将流量测量结果通过电流、脉冲向外发送，或者通过通信模块将流量信息传递给外部单片机。

【技术特征摘要】
基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计，由流量传感器、振动传感器、模拟输入模块、模拟输出模块、单片机系统、脉冲输出模块、与外部单片机通信的通信模块、人机接口模块、电源模块、外部看门狗和软件组成，其特征在于流量传感器信号和振动传感器信号分别通过模拟输入模块，适当放大，再低通滤波去掉高频分量后，送入模数转换器，完成信号的采样；数字信号处理模块用算法对采样的信号进行分析处理，得到流量值；最后，系统将流量测量结果通过电流、脉冲向外发送，或者通过通信模块将流量信息传递给外部单片机。2. 如权利要求1所述的基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计，其特征在于软 件包括主监控模块、中断模块、看门狗模块、铁电操作模块、人机接口模块、初始化模块、计 算模块和输出模块，由主监控程序和中断服务程序统一调用；系统上电后，立即进行初始 化；初始化后，调用计算模块，采用信号处理算法对采样序列进行处理，计算出涡街频率； 然后，根据所设定的仪表系数，计算瞬时流量和累积流量；接着进行液晶显示器(LCD)刷 新；接下来调用系统输出模块，根据计算出的瞬时流量，向外发送标准的4 20mA的电流和 输出流量对应的脉冲；输出完成后，主监控程序将返回，重新开始进行新的循环。3. 如权利要求1所述的基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计，其特征在于计 算模块中采用频域相减和计算频率方差相结合的方法计算瞬时频率，根据现场的不同情况 来进行切换；不仅设置截止幅值、截止频率，还设定动态的幅值阈值；由于涡街流量传感器 输出频率与幅值近似于平方关系，所以，每个频率所对应的幅值可以推算出来；但是在实际中，幅值跳动比较大；所以，设定每个频率所对应的幅值的一半为幅值的阈值，以便能够检 测到小流量信号，并且可以排除干扰。4. 如权利要求1所述的基于双传感器的抗强干扰的数字涡街流量计，其特征在于在 测量之前，通过正常情况下的标定实验(无振动噪声)，根据频率与幅值之间对应的数据， 用Matlab计算软件拟合出频率与幅值的阈值之间的关系式，如式(1)所示，Y = AX2+BX+C (1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐科军，罗清林，王刚，刘三山，康一波，石磊，徐银江，
申请(专利权)人：合肥工业大学，重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]