本文關(guān)鍵詞：脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 渦街流量計因其介質(zhì)適應(yīng)性強,無可動部件,結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長等諸多優(yōu)點,在許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而在低流速下,渦街測量就凸顯出了它的不足,渦街信號的信噪比很低,有用信號幾乎被噪聲淹沒。普通的渦街流量計采用模擬信號處理方法,在正常流量范圍內(nèi),渦街流量信號穩(wěn)定、測量準(zhǔn)確、實時性好;而在小流量下,渦街有用信號微弱、提取困難,導(dǎo)致實際測量下限比較高,量程比小,一般為10:1。 鑒于上述模擬渦街流量計具有的優(yōu)勢以及存在的不足,課題在前人研究成果的基礎(chǔ)上,研究并成功地實現(xiàn)了一臺實用的脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計。該數(shù)字渦街流量計采用了基于DSP和MSP430單片機雙CPU的硬件結(jié)構(gòu),在低流速小流量的情況下,由DSP實現(xiàn)頻譜分析算法來計算渦街信號頻率,有效地克服了模擬渦街在小流量下測量精度不高甚至不能測量的問題;在正常流量范圍內(nèi),由單片機對渦街信號前置放大電路輸出的方波進行計頻,具有常規(guī)模擬渦街在高信噪比的情況下測量準(zhǔn)確、實時性好的優(yōu)點。 本文從原理分析、硬件軟件設(shè)計和實驗研究三方面來研究,主要內(nèi)容包括: 1.設(shè)計了脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的總體方案,尤其是采用了雙通道處理的方式,將低流量下數(shù)字信號處理的頻譜分析功能和正常流量范圍內(nèi)智能渦街的計頻功能有機地結(jié)合起來,并引入了頻率不確定度的概念作為判斷渦街有用信號雙通道處理方法的依據(jù)。 2.成功實現(xiàn)了一臺脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計。通過在天津大學(xué)過程檢測和控制實驗室的水流量實驗裝置上進行的25mm口徑和50mm口徑實驗研究,以及在氣體實驗裝置上進行的100mm和50mm口徑實驗研究的結(jié)果表明,本脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計有效地降低了渦街的流量下限,使量程比顯著擴大,量程比達到1:28.5～41.3。 將此數(shù)字渦街分別在天津大學(xué)水流量實驗裝置和氣體流量實驗裝置上做了大量的實驗,結(jié)果表明本脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計具有很低的測量下限,有效地擴大了渦街的量程比,抗干擾能力強,實時性好,具有很高的實用價值。
【關(guān)鍵詞】：渦街流量計 脈沖輸出 DSP MSP430 測量下限
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 渦街流量計概述9-11
• 1.2 渦街流量計的關(guān)鍵性問題和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計研究課題提出的背景和意義13-14
• 1.4 課題研究內(nèi)容和創(chuàng)新點14-16
• 第二章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的總體方案設(shè)計16-28
• 2.1 渦街流量計的工作原理16-20
• 2.1.1 渦街的產(chǎn)生與渦街現(xiàn)象16-17
• 2.1.2 渦街的測量17-18
• 2.1.3 渦街流量信號的組成18-20
• 2.2 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的方案設(shè)計20-22
• 2.3 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計算法分析及其DSP實現(xiàn)22-28
• 2.3.1 功率譜估計概念22-23
• 2.3.2 FFT算法簡介23-24
• 2.3.3 FFT算法的DSP實現(xiàn)24-25
• 2.3.4 單頻實正弦信號的快速插值頻率估計法簡介25-28
• 第三章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的硬件設(shè)計28-47
• 3.1 硬件電路的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計28-29
• 3.2 渦街信號的前置放大電路設(shè)計29-34
• 3.2.1 電荷放大器的設(shè)計31-32
• 3.2.2 電壓參考電路的設(shè)計32
• 3.2.3 低通濾波器的設(shè)計32-33
• 3.2.4 限幅器的設(shè)計33
• 3.2.5 施密特觸發(fā)器的設(shè)計33-34
• 3.3 單片機采集、控制與脈沖輸出電路設(shè)計34-39
• 3.3.1 單片機及其外圍電路的總體設(shè)計34-35
• 3.3.2 渦街信號采集電路的設(shè)計35
• 3.3.3 與DSP的HPI接口電路的設(shè)計35
• 3.3.4 DSP復(fù)位控制電路的設(shè)計35-36
• 3.3.5 液晶顯示電路的設(shè)計36-37
• 3.3.6 按鍵電路的設(shè)計37
• 3.3.7 脈沖輸出電路的設(shè)計37-38
• 3.3.8 單片機的JTAG接口電路的設(shè)計38-39
• 3.4 數(shù)字信號處理電路設(shè)計39-43
• 3.4.1 DSP及其外圍電路的總體設(shè)計39-40
• 3.4.2 HPI接口電路的設(shè)計40-41
• 3.4.3 時鐘模式設(shè)定電路的設(shè)計41-42
• 3.4.4 工作模式設(shè)定電路的設(shè)計42
• 3.4.5 DSP的JTAG接口電路的設(shè)計42-43
• 3.5 電源電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計43-44
• 3.6 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的低功耗技術(shù)研究44-46
• 3.6.1 低功耗設(shè)計的意義及主要手段44
• 3.6.2 數(shù)字渦街流量計硬件的低功耗設(shè)計44-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第四章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計的軟件設(shè)計47-58
• 4.1 軟件總體設(shè)計47-48
• 4.2 單片機的控制程序設(shè)計48-52
• 4.2.1 單片機主程序設(shè)計概述48-49
• 4.2.2 渦街流量計算模塊的程序設(shè)計思想49-50
• 4.2.3 渦街流量計算模塊的具體軟件實現(xiàn)50-52
• 4.3 數(shù)字信號處理程序設(shè)計52-54
• 4.4 單片機與DSP的HPI通信程序設(shè)計54-56
• 4.5 數(shù)字渦街流量計軟件的低功耗設(shè)計56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第五章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計水流量實驗及結(jié)果分析58-72
• 5.1 實驗裝置及渦街信號采集系統(tǒng)的簡介58-61
• 5.1.1 實驗裝置簡介58-60
• 5.1.2 渦街信號采集系統(tǒng)簡介60-61
• 5.2 實驗內(nèi)容與實驗數(shù)據(jù)處理61-69
• 5.2.1 DN25 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計水流量實驗及結(jié)果分析62-66
• 5.2.2 DN50 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計水流量實驗及結(jié)果分析66-69
• 5.3 本章實驗總結(jié)69-72
• 第六章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計氣體流量實驗及結(jié)果分析72-85
• 6.1 實驗裝置簡介72-74
• 6.2 實驗內(nèi)容與實驗數(shù)據(jù)處理74-83
• 6.2.1 DN100 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計氣體流量實驗及結(jié)果分析74-78
• 6.2.2 DN50 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計氣體流量實驗及結(jié)果分析78-83
• 6.3 本章實驗總結(jié)83-85
• 第七章 總結(jié)與展望85-87
• 參考文獻87-91
• 發(fā)表論文和參加科研情況91-92
• 致謝92

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5 鄒W，

本文編號：320204