基于ARM的多參數(shù)自適應(yīng)氣體渦街流量計的設(shè)計.pdf

1、基于卡門渦街原理的渦街流量計因壓力損失小、穩(wěn)定性好、適用于測量多種介質(zhì)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于測量液體、氣體和蒸汽的流量。但是，目前的渦街流量計存在著兩個問題:一是低流速時渦街信號測量不準，量程比受限;二是目前市場上推出的渦街流量計產(chǎn)品，二次儀表與一次儀表都是配套使用，測量區(qū)間和測量口徑比較的固定。工程中應(yīng)用中，針對不同的測量口徑和測量介質(zhì)，需要分別定制與之配套的二次儀表，提升了使用成本。針對這兩個問題，本文設(shè)計一種基于ARM的多參數(shù)自適應(yīng)

2、渦街流量計。對信號處理電路進行了的改進，通過采用模擬濾波和數(shù)字頻譜分析相結(jié)合的方法，對渦街傳感器輸出信號進行采集和處理，提升了渦街信號的測量準確度，降低了測量下限，也同時滿足了不同儀表口徑和不同介質(zhì)的測量需求。
　　本文首先分析了一次儀表中壓電傳感器輸出的渦街信號及噪聲的特點，根據(jù)信號的特征，設(shè)計了前置放大電路，主要包括電荷放大器、程控增益放大器、低通濾波器、施密特整形電路和光電耦合電路。前置放大電路完成對渦街傳感器輸出的信號的電

3、荷/電壓轉(zhuǎn)換、放大、濾波、整形等預(yù)處理，輸出兩路信號:一是經(jīng)低通濾波器后輸出近似正弦的渦街信號;二是經(jīng)施密特電路后整形出與渦街信號頻率相等的方波脈沖信號?？刂破鬟x用低成本、低功耗、內(nèi)嵌Cortex-M3內(nèi)核的STM32F107VCT6，完成對信號的采集、分析、計算，顯示的功能。
　　軟件部分主要完成渦街信號的采集、程控放大倍數(shù)調(diào)整、頻譜分析、頻譜校正、頻率計算和顯示等功能。開發(fā)工具是Keil uVision4 for ARM，采用

4、C語言來編程。本文結(jié)合渦街信號頻率、幅值跨度范圍較大的特點，采用固定采樣點數(shù)，變采樣頻率的FFT算法，根據(jù)FFT計算結(jié)果，計算功率譜，進行頻譜校正;最后根據(jù)功率譜信息求出渦街信號的頻率，既降低了測量下限，又滿足了系統(tǒng)低功耗的要求。
　　本課題較好地完成了預(yù)期的設(shè)想，設(shè)計與實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件電路，完成了系統(tǒng)軟件的編寫和調(diào)試，并在實驗室進行了氣體流量測試，實驗結(jié)果表明:該系統(tǒng)具備抗干擾能力強，測量精度高，擴大了量程比，可用于測量小流量，