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

1、基于卡門渦街原理的渦街流量計(jì)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(diǎn)，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(jì)存在著兩個(gè)問題:一是低流速時(shí)渦街信號(hào)測量不準(zhǔn)，量程比受限;二是目前市場上推出的渦街流量計(jì)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(gè)問題，本文設(shè)計(jì)一種基于ARM的多參數(shù)自適應(yīng)

2、渦街流量計(jì)。對信號(hào)處理電路進(jìn)行了的改進(jìn)，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(hào)進(jìn)行采集和處理，提升了渦街信號(hào)的測量準(zhǔn)確度，降低了測量下限，也同時(shí)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(hào)及噪聲的特點(diǎn)，根據(jù)信號(hào)的特征，設(shè)計(jì)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(hào)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(hào):一是經(jīng)低通濾波器后輸出近似正弦的渦街信號(hào);二是經(jīng)施密特電路后整形出與渦街信號(hào)頻率相等的方波脈沖信號(hào)?？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(hào)的采集、分析、計(jì)算，顯示的功能。
　　軟件部分主要完成渦街信號(hào)的采集、程控放大倍數(shù)調(diào)整、頻譜分析、頻譜校正、頻率計(jì)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(hào)頻率、幅值跨度范圍較大的特點(diǎn)，采用固定采樣點(diǎn)數(shù)，變采樣頻率的FFT算法，根據(jù)FFT計(jì)算結(jié)果，計(jì)算功率譜，進(jìn)行頻譜校正;最后根據(jù)功率譜信息求出渦街信號(hào)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(jì)與實(shí)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了氣體流量測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)具備抗干擾能力強(qiáng)，測量精度高，擴(kuò)大了量程比，可用于測量小流量，