论文题目: 脉冲输出型数字涡街流量计的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 检测技术与自动化装置
作者: 邢娟
导师: 张涛
关键词: 涡街流量计,脉冲输出,测量下限
文献来源: 天津大学
发表年度: 2005
论文摘要: 涡街流量计因其介质适应性强,无可动部件,结构简单、使用寿命长等诸多优点,在许多行业得到了广泛的应用。而在低流速下,涡街测量就凸显出了它的不足,涡街信号的信噪比很低,有用信号几乎被噪声淹没。普通的涡街流量计采用模拟信号处理方法,在正常流量范围内,涡街流量信号稳定、测量准确、实时性好;而在小流量下,涡街有用信号微弱、提取困难,导致实际测量下限比较高,量程比小,一般为10:1。鉴于上述模拟涡街流量计具有的优势以及存在的不足,课题在前人研究成果的基础上,研究并成功地实现了一台实用的脉冲输出型数字涡街流量计。该数字涡街流量计采用了基于DSP和MSP430单片机双CPU的硬件结构,在低流速小流量的情况下,由DSP实现频谱分析算法来计算涡街信号频率,有效地克服了模拟涡街在小流量下测量精度不高甚至不能测量的问题;在正常流量范围内,由单片机对涡街信号前置放大电路输出的方波进行计频,具有常规模拟涡街在高信噪比的情况下测量准确、实时性好的优点。本文从原理分析、硬件软件设计和实验研究三方面来研究,主要内容包括:1.设计了脉冲输出型数字涡街流量计的总体方案,尤其是采用了双通道处理的方式,将低流量下数字信号处理的频谱分析功能和正常流量范围内智能涡街的计频功能有机地结合起来,并引入了频率不确定度的概念作为判断涡街有用信号双通道处理方法的依据。2.成功实现了一台脉冲输出型数字涡街流量计。通过在天津大学过程检测和控制实验室的水流量实验装置上进行的25mm口径和50mm口径实验研究,以及在气体实验装置上进行的100mm和50mm口径实验研究的结果表明,本脉冲输出型数字涡街流量计有效地降低了涡街的流量下限,使量程比显著扩大,量程比达到1:28.5～41.3。将此数字涡街分别在天津大学水流量实验装置和气体流量实验装置上做了大量的实验,结果表明本脉冲输出型数字涡街流量计具有很低的测量下限,有效地扩大了涡街的量程比,抗干扰能力强,实时性好,具有很高的实用价值。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 涡街流量计概述
1.2 涡街流量计的关键性问题和国内外研究现状
1.3 脉冲输出型数字涡街流量计研究课题提出的背景和意义
1.4 课题研究内容和创新点
第二章 脉冲输出型数字涡街流量计的总体方案设计
2.1 涡街流量计的工作原理
2.1.1 涡街的产生与涡街现象
2.1.2 涡街的测量
2.1.3 涡街流量信号的组成
2.2 脉冲输出型数字涡街流量计的方案设计
2.3 脉冲输出型数字涡街流量计算法分析及其DSP实现
2.3.1 功率谱估计概念
2.3.2 FFT算法简介
2.3.3 FFT算法的DSP实现
2.3.4 单频实正弦信号的快速插值频率估计法简介
第三章 脉冲输出型数字涡街流量计的硬件设计
3.1 硬件电路的整体结构设计
3.2 涡街信号的前置放大电路设计
3.2.1 电荷放大器的设计
3.2.2 电压参考电路的设计
3.2.3 低通滤波器的设计
3.2.4 限幅器的设计
3.2.5 施密特触发器的设计
3.3 单片机采集、控制与脉冲输出电路设计
3.3.1 单片机及其外围电路的总体设计
3.3.2 涡街信号采集电路的设计
3.3.3 与DSP的HPI接口电路的设计
3.3.4 DSP复位控制电路的设计
3.3.5 液晶显示电路的设计
3.3.6 按键电路的设计
3.3.7 脉冲输出电路的设计
3.3.8 单片机的JTAG接口电路的设计
3.4 数字信号处理电路设计
3.4.1 DSP及其外围电路的总体设计
3.4.2 HPI接口电路的设计
3.4.3 时钟模式设定电路的设计
3.4.4 工作模式设定电路的设计
3.4.5 DSP的JTAG接口电路的设计
3.5 电源电压转换电路设计
3.6 脉冲输出型数字涡街流量计的低功耗技术研究
3.6.1 低功耗设计的意义及主要手段
3.6.2 数字涡街流量计硬件的低功耗设计
3.7 本章小结
第四章 脉冲输出型数字涡街流量计的软件设计
4.1 软件总体设计
4.2 单片机的控制程序设计
4.2.1 单片机主程序设计概述
4.2.2 涡街流量计算模块的程序设计思想
4.2.3 涡街流量计算模块的具体软件实现
4.3 数字信号处理程序设计
4.4 单片机与DSP的HPI通信程序设计
4.5 数字涡街流量计软件的低功耗设计
4.6 本章小结
第五章 脉冲输出型数字涡街流量计水流量实验及结果分析
5.1 实验装置及涡街信号采集系统的简介
5.1.1 实验装置简介
5.1.2 涡街信号采集系统简介
5.2 实验内容与实验数据处理
5.2.1 DN25 脉冲输出型数字涡街流量计水流量实验及结果分析
5.2.2 DN50 脉冲输出型数字涡街流量计水流量实验及结果分析
5.3 本章实验总结
第六章 脉冲输出型数字涡街流量计气体流量实验及结果分析
6.1 实验装置简介
6.2 实验内容与实验数据处理
6.2.1 DN100 脉冲输出型数字涡街流量计气体流量实验及结果分析
6.2.2 DN50 脉冲输出型数字涡街流量计气体流量实验及结果分析
6.3 本章实验总结
第七章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢
发布时间: 2007-04-17
参考文献
- [1].基于三轴加速度计的涡街抗振研究[D]. 赵作霖.天津大学2016
- [2].涡街电磁流量计机理的研究与开发[D]. 刘鹏民.北京化工大学2000
- [3].插入式超声涡街流量计的设计与实现[D]. 方国庆.哈尔滨工业大学2010
- [4].高抗干扰智能型涡街流量计的研究[D]. 徐国梁.浙江大学2003
- [5].基于TMS320F2812 DSP的数字涡街流量计的研究[D]. 郝松.天津大学2008
- [6].光纤涡街流量计的研制[D]. 王波.北京化工大学2004
- [7].超声波涡街风速计的研究及理论分析[D]. 朱徐立.厦门大学2008
- [8].光纤涡街流量计的原理与结构设计[D]. 王敏.吉林大学2007
- [9].智能涡街流量计的设计研究[D]. 吴达科.西南农业大学2003
- [10].超声涡街流量计仿真数值模拟及实验研究[D]. 龚丽辉.广西师范大学2016
相关论文
- [1].差压式涡街质量流量计信号处理系统的研制[D]. 项银杰.浙江大学2007
- [2].通用型流量传感器智能处理单元的研究[D]. 李维平.天津大学2006
- [3].涡街流量计的数字信号处理方法的研究[D]. 张奕.西安理工大学2007
- [4].基于光频率调制原理的光纤涡街流量计的研究[D]. 林晓琳.燕山大学2006
- [5].基于混合信号处理器MSP430F149的智能涡街流量计的研制[D]. 邱云松.中南大学2004
- [6].新型数字涡街流量计的研究[D]. 史风栋.天津工业大学2005
- [7].基于双核技术的数字涡街流量计信号处理系统[D]. 段瑞峰.天津大学2004
- [8].嵌入式智能数字涡街流量计的开发[D]. 李文炜.中南大学2004
- [9].智能涡街流量计的设计研究[D]. 吴达科.西南农业大学2003
- [10].高抗干扰智能型涡街流量计的研究[D]. 徐国梁.浙江大学2003