本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)字濾波的渦街流量計(jì)二次儀表設(shè)計(jì)

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【摘要】：渦街流量計(jì)適用于氣體、液體等流體流量的測(cè)量,具有內(nèi)部無(wú)活動(dòng)部件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)等諸多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是渦街流量計(jì)目前還存在一些問(wèn)題,特別是在低流速、小流量的情況下,頻率測(cè)量會(huì)受到很大干擾,其渦街信號(hào)的信噪比非常低,渦街原始信號(hào)極易被噪聲淹沒(méi),無(wú)法進(jìn)行正常的測(cè)量。而普通渦街流量計(jì)大多采用模擬信號(hào)處理辦法,正常流量范圍內(nèi),渦街頻率信號(hào)穩(wěn)定、測(cè)量精度比較高;但是在小流量時(shí),渦街原始信號(hào)非常微弱、難以提取有用信息,導(dǎo)致流量測(cè)量量程比很小,測(cè)量下限比較高。針對(duì)以上問(wèn)題,該課題研究并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款基于MSP430單片機(jī)數(shù)字濾波的渦街流量計(jì)。該數(shù)字渦街流量計(jì)采用雙MSP430單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),在低流速的情況下,由MSP430AFE253單片機(jī)對(duì)渦街初始信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理、濾波,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào);再由MSP430F413單片機(jī)進(jìn)行計(jì)頻,結(jié)合一種多周期測(cè)頻方法,可以精確測(cè)量出渦街頻率,進(jìn)而有效解決了測(cè)量精度問(wèn)題,同時(shí)克服了在小流量測(cè)量時(shí)的量程比問(wèn)題,相比于普通模擬渦街流量計(jì),在保證測(cè)量精度與實(shí)時(shí)性地基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)整體功耗,并實(shí)現(xiàn)了4~20mA頻率信號(hào)模擬量輸出。本論文主要是按照渦街流量計(jì)的測(cè)量原理、工作原理、硬件系統(tǒng)介紹、軟件系統(tǒng)介紹以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的順序進(jìn)行論述的,并詳細(xì)介紹了一種多周期測(cè)頻方法。該渦街流量計(jì)二次儀表由3塊電路板構(gòu)成,分別為電源板、信號(hào)處理板、數(shù)據(jù)處理板;針對(duì)三塊電路板本課題設(shè)計(jì)了一套完整的硬件電路結(jié)構(gòu)以及軟件系統(tǒng),成功地實(shí)現(xiàn)了該渦街流量計(jì)可以在不同流量下調(diào)整濾波程序的參數(shù),從而能精確的測(cè)量渦街信號(hào)頻率和流量值。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明本數(shù)字渦街流量計(jì)具有很低的量程下限,擴(kuò)大了渦街信號(hào)測(cè)量的量程比,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪聲有很強(qiáng)的抑制能力,實(shí)時(shí)性好,具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：渦街流量計(jì) 儀表設(shè)計(jì) 頻率測(cè)量 MSP430 數(shù)字濾波 高精度
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 渦街流量計(jì)概述9-11
• 1.2 渦街流量計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國(guó)外研究狀況11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究狀況12-14
• 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容以及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題14-15
• 1.4 預(yù)期結(jié)果和創(chuàng)新點(diǎn)15
• 1.5 本文章節(jié)安排15-17
• 第2章 渦街流量計(jì)的工作原理及信號(hào)處理方法17-26
• 2.1 渦街流量計(jì)的工作原理17-21
• 2.1.1 渦街現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因17-18
• 2.1.2 渦街信號(hào)的構(gòu)成18-19
• 2.1.3 渦街流量計(jì)的原理19-21
• 2.2 渦街流量計(jì)信號(hào)處理方法21-25
• 2.2.1 數(shù)字信號(hào)處理方法的優(yōu)勢(shì)21
• 2.2.2 數(shù)字信號(hào)處理方法介紹21-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于MSP430單片機(jī)的多周期測(cè)頻方法26-31
• 3.1 傳統(tǒng)測(cè)頻方法分析26-28
• 3.1.1 測(cè)頻率法26-27
• 3.1.2 測(cè)周期法27-28
• 3.2 對(duì)傳統(tǒng)測(cè)頻方法的改進(jìn)28-30
• 3.3 本章小結(jié)30-31
• 第4章 基于MSP430渦街流量計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-45
• 4.1 智能芯片的選取31-32
• 4.2 硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32-33
• 4.3 板與板之間連接33-35
• 4.4 硬件電路設(shè)計(jì)35-43
• 4.4.1 電源板電路設(shè)計(jì)35-39
• 4.4.2 信號(hào)處理板電路設(shè)計(jì)39-41
• 4.4.3 數(shù)據(jù)處理板電路設(shè)計(jì)41-43
• 4.5 PCB圖設(shè)計(jì)43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第5章 基于MSP430渦街流量計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-51
• 5.1 MSP430F413主控制程序設(shè)計(jì)45-47
• 5.2 測(cè)頻程序設(shè)計(jì)47
• 5.3 通信協(xié)議設(shè)計(jì)47-50
• 5.4 軟件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)50
• 5.5 本章小結(jié)50-51
• 第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析51-55
• 6.1 多周期測(cè)頻方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
• 6.2 水流量實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-54
• 6.2.1 DN20水流量實(shí)驗(yàn)結(jié)果52
• 6.2.2 DN50水流量實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-53
• 6.2.3 DN100水流量實(shí)驗(yàn)結(jié)果53
• 6.2.4 DN300水流量實(shí)驗(yàn)結(jié)果53-54
• 6.3 本章小結(jié)54-55
• 第7章 總結(jié)與展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果59-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1046271