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基于HART总线的智能型涡街流量计的研究开发

李建平  
【摘要】:涡街流量计具有量程范围大、可靠性高、使用寿命长、压力损失较小等优点,已广泛应用于各个领域。目前,随着微电子技术、信息处理技术和数字通信技术的发展,涡街流量计正在从传统的组合式仪表向一体化、智能化仪表的方向发展,并结合了现场总线技术,出现了现场总线式仪表。 现场总线技术促进了工业测控系统的网络化、数字化,使现场设备全部挂在总线上,从而具有双向通信的能力。HART协议是一种过渡性的现场总线标准,适用于现场智能仪表与控制室设备通信的一种标准通信协议,通过在模拟信号传输线路中进行数字通信。 本文采用了低功耗的MSP430F5438单片机设计了一种一体化、智能型的涡街流量计,并加入了HART通信部分,将流量的测量、压力温度的测量、显示、通信等功能综合在一起。系统设计中采用了低功耗的元件,从而降低了整个系统的功耗,使系统可以采用两线制的供电方式。在去噪音方面,通过对信号及噪音的特点进行分析,采用了信号处理的方法,利用FFT的周期图法对信号进行了谱估计,改善了系统滤波性能。本文研究了在各种介质条件下的温压补偿方法,给出了涡街补偿模型,并应用到涡街流量计中,取得了很好的效果。 结合实际要求,本文设计了涡街流量计的信号处理电路、人机接口电路、单片机电路、HART通信电路以及其相应的程序部分。最后,通过对系统的通信及流量进行测试,验证了系统的准确性与可靠性。


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