本文關(guān)鍵詞：基于數(shù)據(jù)替換的渦街流量計(jì)抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào)處理方法和低功耗實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：渦街流量計(jì)由于具有無機(jī)械可動(dòng)部件、使用壽命長(zhǎng)、測(cè)量范圍大、適合測(cè)量多種介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于石油、化工等行業(yè)。由于渦街流量計(jì)屬于流體振動(dòng)型流量計(jì),在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),渦街流量計(jì)往往受低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)影響而無法測(cè)量。針對(duì)該難題,國(guó)內(nèi)外研究基本是通過改進(jìn)渦街流量傳感器結(jié)構(gòu)來提升渦街流量計(jì)抗瞬態(tài)沖擊振動(dòng)干擾的能力,并未提出有效的抗瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào)處理方法,當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)或較強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)時(shí),仍然無法得到正確的流體流量。本文以敲擊振動(dòng)為例,模擬現(xiàn)場(chǎng)低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)。通過分析敲擊振動(dòng)下渦街流量傳感器輸出信號(hào)特征,提出基于數(shù)據(jù)替換的抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào)處理方法。另外,還提出了基于實(shí)數(shù)FFT和匯編語言的頻譜分析方法、兩級(jí)平均和加速算法,不僅節(jié)省了內(nèi)存空間,減少了運(yùn)算時(shí)間,而且增強(qiáng)了渦街流量計(jì)抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)振動(dòng)的能力和提高了渦街流量計(jì)顯示流體流量的速度。基于本文提出的抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào)處理方法,編寫了MATLAB仿真程序,并從不同的敲擊方向、敲擊力度、敲擊頻率和介質(zhì)流量等方面對(duì)渦街流量傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行軟件仿真驗(yàn)證。基于課題組研制的基于MSP430F5418單片機(jī)的低功耗抗振型數(shù)字信號(hào)處理硬件系統(tǒng),編制了軟件,進(jìn)行了低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)干擾下的氣體流量測(cè)量實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)無流量或小流量時(shí),對(duì)管道在水平和豎直方向上進(jìn)行40次/10秒及以下頻率的連續(xù)較強(qiáng)敲擊,該信號(hào)處理系統(tǒng)均能夠正確顯示渦街流量頻率；當(dāng)一次數(shù)據(jù)處理時(shí)間(約1秒)內(nèi)檢測(cè)到敲擊次數(shù)超過四次時(shí),該信號(hào)處理系統(tǒng)能夠進(jìn)行預(yù)判和自診斷；當(dāng)大流量時(shí),時(shí)域信號(hào)內(nèi)已無法檢測(cè)出敲擊振動(dòng),但是,渦街流量信號(hào)已足夠強(qiáng),可直接利用頻譜分析得到正確的渦街流量頻率。
【關(guān)鍵詞】：渦街流量計(jì) 瞬態(tài)沖擊振動(dòng) 敲擊振動(dòng) 數(shù)據(jù)替換 超低功耗單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 綜述16-28
• 1.1 研究背景及意義16
• 1.2 渦街流量計(jì)的測(cè)量原理16-21
• 1.2.1 渦街流量計(jì)的測(cè)量基本原理17-19
• 1.2.2 壓電應(yīng)力式渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理19-21
• 1.3 管道振動(dòng)分析21-24
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀24-26
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容26-28
• 第二章 渦街流量傳感器輸出信號(hào)分析28-40
• 2.1 無流量條件下,單次敲擊振動(dòng)渦街流量傳感器輸出信號(hào)特征分析29-32
• 2.2 不同敲擊方向、敲擊力度、敲擊頻率和介質(zhì)流量對(duì)渦街流量傳感器輸出信號(hào)的影響32-38
• 2.2.1 敲擊方向?qū)u街流量傳感器輸出信號(hào)的影響32-34
• 2.2.2 敲擊力度對(duì)渦街流量傳感器輸出信號(hào)的影響34-35
• 2.2.3 敲擊頻率對(duì)渦街流量傳感器輸出信號(hào)的影響35-37
• 2.2.4 介質(zhì)流量的大小對(duì)渦街流量傳感器輸出信號(hào)的影響37-38
• 2.3 本章小結(jié)38-40
• 第三章 抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào)處理方法40-54
• 3.1 總體思路40-41
• 3.2 查找敲擊振動(dòng)起始點(diǎn)41-47
• 3.3 查找替換數(shù)據(jù)段47-49
• 3.4 數(shù)據(jù)替換方法49
• 3.5 基于實(shí)數(shù)FFT和匯編語言的頻譜分析方法49-51
• 3.6 兩級(jí)平均和加速算法51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-54
• 第四章 抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)信號(hào)處理方法仿真驗(yàn)證54-63
• 4.1 不同敲擊方向下,渦街流量傳感器輸出信號(hào)仿真驗(yàn)證54-56
• 4.2 不同敲擊力度下,渦街流量傳感器輸出信號(hào)仿真驗(yàn)證56-58
• 4.3 不同敲擊頻率下,渦街流量傳感器輸出信號(hào)仿真驗(yàn)證58-60
• 4.4 不同介質(zhì)流量下,渦街流量傳感器輸出信號(hào)仿真驗(yàn)證60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 低功耗信號(hào)處理系統(tǒng)研制63-67
• 5.1 硬件研制63-64
• 5.2 軟件研制64-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)氣體流量驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)67-72
• 6.1 抗低頻強(qiáng)瞬態(tài)沖擊振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)67-68
• 6.2 實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果68-72
• 第七章 總結(jié)及展望72-74
• 7.1 總結(jié)72-73
• 7.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況76-78
• 附錄78-83

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