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lugb智能渦街流量變送器
發布時間:2021-10-08 07:40:48

渦街流量計可用于氣體、液體和飽和蒸汽等流體的測量。渦街流量計具有量程比大、測量精度高、結構簡單、生產成本低等優點。渦街流量計在實際應用過程中,由于管道機械振動等原因,輸出信號中會疊加各種噪聲,最終直接影響渦街流量計的測量精度。此外,當管道內流體為小雷諾數流量時,渦街流量計的測量性能也會變差。為了解決這些問題,需要開發和使用更為復雜的信號處理算法,但目前的低功耗渦街流量變送器系統的內存不夠,無法將這些復雜的信號處理算法實時實現,若在其系統上直接外擴內存,則無法做到低功耗。因此,利用大容量內存單片機研制低功耗且能實現實時處理的渦街流量變送器系統是解決這一矛盾的關鍵所在。

(1)渦街流量變送器因為管道振動的干擾和小雷諾數流量的影響,測量性能下降,需要運行更為復雜信號處理算法。針對目前的渦街流量變送器系統的內存容量不夠,無法低功耗、實時實現這類復雜算法的問題,研制了以66KB RAM大內存單片機MSP430F6459為核心的渦街流量變送器低功耗實時處理系統。

(2)在進行系統硬件電路的設計時,采用軟件模擬SPI通信的方式實現單片機通用I/O口作為SPI通信接口使用,解決了單片機通信接口資源不夠的問題,完成了渦街流量變送器難點電路———兩線制電流輸出與HART通信電路的設計。

(3)系統的軟件部分采用模塊化的方法設計,以主監控程序調用各個子模塊程序的方法,實現各個子模塊程序協調快速的運行。

(4)設計了系統功耗、渦街頻率測量、系統反應時間、電流輸出和HART通信測試的實驗方案,并進行了測試,測試結果為:系統功耗為2.6930mA,滿足兩線制4~20mA電流傳輸要求,實現了系統低功耗; 研制的渦街流量變送器系統測量出的渦街頻率與Matlab計算出的渦街頻率的最大相對誤差為0.4022%,確定研制的渦街流量變送器系統可以準確測量渦街頻率; 系統反應時間小于300ms,滿足渦街流量變送器系統的實時性要求; 電流輸出電路的最大相對誤差為0.0025%,滿足電流輸出電路的精度要求;HART通信模塊能夠正確解調和調制FSK信號,可以正常進行HART通信。

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