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低功耗智能涡街流量变送器的设计与研制

任启明  
【摘要】: 作为测量精度较高、压力损失较小的新型流量仪表,涡街流量计已广泛应用于液体、气体和蒸汽的流量测量。近年来对涡街流量计的研究显示,信号频率越高,强度越大,噪声越小,而低频段的信号,噪声干扰较为严重,所以对信号低频段的分析是重要的。而在实际应用中仪表将长期工作在无外界电源的环境下,所以对功耗要求比较高。本论文从这两方面着手,设计了一款低功耗智能涡街流量计。 软件算法采用变采样点数的FFT算法,由于单片机计算FFT耗时较多,故对于不同频率的信号作不同点数的FFT运算,以达到精度和实时性的较好结合。所以针对涡街流量信号的特点,在测定的频率范围内采用变换采样点数的FFT运算,并由实时测定和计算出的频率区域确定下次的采样点数。通过数据验证和误差分析,证明了变换采样点数的FFT运算可行,加强了流量计的抑制噪声能力,同时最大限度满足了实时性的要求,从而增加了流量计的性价比。 功耗是仪表设计的重要参数,论文采用TI公司生产的超低功耗的16位单片机MSP430F149作为主控制器,单片机对各传感器(涡街传感器、温度传感器、压力传感器)的信号进行采集、分析、计算,并进行补偿。硬件中各部分均采用低功耗设计,各模块的芯片均选用功耗最低的。并且采用EEPROM和日历时钟芯片,将日历时钟和流体的流量结合在一起,便于流量数据的查询。流量计运算结果存入EEPROM,并通过串口输出,也可选择通过液晶显示。


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