面向特殊需求的渦街流量計關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著科技和生產(chǎn)的發(fā)展，要求渦街流量計能夠測量高溫流體;低功耗、兩線制地實現(xiàn)信號的數(shù)字處理，同時具有HART通信功能;能夠測量雷諾數(shù)在5000～20000范圍內(nèi)的小流量。為此，針對這些特殊需求，研制用于耐高溫渦街流量傳感器的信號調(diào)理電路、數(shù)字式兩線制HART渦街流量變送器、基于互相關(guān)分析測量低雷諾數(shù)流量的渦街流量計。
　　采用壓電晶體材料制作的耐高溫渦街流量傳感器可以測量高溫流體，但存在靈敏度低、阻抗變大的問題。為此，研制用于耐高溫

2、渦街流量傳感器的信號調(diào)理電路。設(shè)計兩級電荷放大器再加兩級低通濾波器的信號調(diào)理電路，對耐高溫渦街流量傳感器輸出的幅值較小的信號進行放大和濾波，獲得穩(wěn)定的流量信號;對傳感器輸出信號線以及信號調(diào)理電路進行屏蔽，防止由于阻抗變大導(dǎo)致調(diào)理電路輸出信號受到較大的電磁干擾，特別是工頻干擾的影響。
　　引入HART通信增加了數(shù)字式兩線制渦街流量計的功耗，且通信穩(wěn)定性容易受電源波動的影響。為此，研制數(shù)字式兩線制HART渦街流量變送器。采用穩(wěn)壓管與隔

3、離型DC/DC相結(jié)合的電源設(shè)計，保證了HART通信的穩(wěn)定工作;采用兩路隔離電源的電源設(shè)計方案，提高了電源的負載能力和系統(tǒng)抗干擾能力，在進行數(shù)字信號處理的同時，實現(xiàn)兩線制HART通信;與研制的用于耐高溫渦街流量傳感器的信號調(diào)理電路相結(jié)合，形成一個完整的用于耐高溫渦街流量傳感器的數(shù)字式兩線制HART渦街流量變送器。實驗結(jié)果表明，該變送器消耗的電流約為3.3378mA，測量液體流量的精度可以達到0.5級。
　　常規(guī)的渦街流量計難以測量雷

4、諾數(shù)在5000～20000范圍內(nèi)的小流量。為此，研制基于互相關(guān)分析測量低雷諾數(shù)流量的渦街流量計。采用互相關(guān)分析方法，充分利用兩路渦街流量信號的相似性，實現(xiàn)低雷諾數(shù)流量的測量;重新設(shè)計渦街流量計一次儀表，以滿足互相關(guān)分析的要求;提出一種基于互相關(guān)分析快速計算延遲時間的方法，保證儀表的實時性;采用三次樣條插值的方法，提高延遲時間的計算精度;以低功耗單片機MSP430F6459為核心，進行系統(tǒng)設(shè)計，滿足低功耗要求。水流量標定結(jié)果表明，該渦街流