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

【摘要】： 渦街流量計(jì)因其介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng),無可動(dòng)部件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn),在許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而在低流速下,渦街測(cè)量就凸顯出了它的不足,渦街信號(hào)的信噪比很低,有用信號(hào)幾乎被噪聲淹沒。普通的渦街流量計(jì)采用模擬信號(hào)處理方法,在正常流量范圍內(nèi),渦街流量信號(hào)穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性好;而在小流量下,渦街有用信號(hào)微弱、提取困難,導(dǎo)致實(shí)際測(cè)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(jì)具有的優(yōu)勢(shì)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(shí)現(xiàn)了一臺(tái)實(shí)用的脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)。該數(shù)字渦街流量計(jì)采用了基于DSP和MSP430單片機(jī)雙CPU的硬件結(jié)構(gòu),在低流速小流量的情況下,由DSP實(shí)現(xiàn)頻譜分析算法來計(jì)算渦街信號(hào)頻率,有效地克服了模擬渦街在小流量下測(cè)量精度不高甚至不能測(cè)量的問題;在正常流量范圍內(nèi),由單片機(jī)對(duì)渦街信號(hào)前置放大電路輸出的方波進(jìn)行計(jì)頻,具有常規(guī)模擬渦街在高信噪比的情況下測(cè)量準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。 本文從原理分析、硬件軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究三方面來研究,主要內(nèi)容包括: 1.設(shè)計(jì)了脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)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(hào)處理的頻譜分析功能和正常流量范圍內(nèi)智能渦街的計(jì)頻功能有機(jī)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(hào)雙通道處理方法的依據(jù)。 2.成功實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)。通過在天津大學(xué)過程檢測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)室的水流量實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的25mm口徑和50mm口徑實(shí)驗(yàn)研究,以及在氣體實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行的100mm和50mm口徑實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明,本脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)有效地降低了渦街的流量下限,使量程比顯著擴(kuò)大,量程比達(dá)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(shí)驗(yàn)裝置和氣體流量實(shí)驗(yàn)裝置上做了大量的實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明本脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)具有很低的測(cè)量下限,有效地?cái)U(kuò)大了渦街的量程比,抗干擾能力強(qiáng),實(shí)時(shí)性好,具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：渦街流量計(jì) 脈沖輸出 DSP MSP430 測(cè)量下限
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 渦街流量計(jì)概述9-11
• 1.2 渦街流量計(jì)的關(guān)鍵性問題和國(guó)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(jì)研究課題提出的背景和意義13-14
• 1.4 課題研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)14-16
• 第二章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的總體方案設(shè)計(jì)16-28
• 2.1 渦街流量計(jì)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(cè)量17-18
• 2.1.3 渦街流量信號(hào)的組成18-20
• 2.2 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的方案設(shè)計(jì)20-22
• 2.3 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)算法分析及其DSP實(shí)現(xiàn)22-28
• 2.3.1 功率譜估計(jì)概念22-23
• 2.3.2 FFT算法簡(jiǎn)介23-24
• 2.3.3 FFT算法的DSP實(shí)現(xiàn)24-25
• 2.3.4 單頻實(shí)正弦信號(hào)的快速插值頻率估計(jì)法簡(jiǎn)介25-28
• 第三章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的硬件設(shè)計(jì)28-47
• 3.1 硬件電路的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 渦街信號(hào)的前置放大電路設(shè)計(jì)29-34
• 3.2.1 電荷放大器的設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.2 電壓參考電路的設(shè)計(jì)32
• 3.2.3 低通濾波器的設(shè)計(jì)32-33
• 3.2.4 限幅器的設(shè)計(jì)33
• 3.2.5 施密特觸發(fā)器的設(shè)計(jì)33-34
• 3.3 單片機(jī)采集、控制與脈沖輸出電路設(shè)計(jì)34-39
• 3.3.1 單片機(jī)及其外圍電路的總體設(shè)計(jì)34-35
• 3.3.2 渦街信號(hào)采集電路的設(shè)計(jì)35
• 3.3.3 與DSP的HPI接口電路的設(shè)計(jì)35
• 3.3.4 DSP復(fù)位控制電路的設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.5 液晶顯示電路的設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.6 按鍵電路的設(shè)計(jì)37
• 3.3.7 脈沖輸出電路的設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.8 單片機(jī)的JTAG接口電路的設(shè)計(jì)38-39
• 3.4 數(shù)字信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)39-43
• 3.4.1 DSP及其外圍電路的總體設(shè)計(jì)39-40
• 3.4.2 HPI接口電路的設(shè)計(jì)40-41
• 3.4.3 時(shí)鐘模式設(shè)定電路的設(shè)計(jì)41-42
• 3.4.4 工作模式設(shè)定電路的設(shè)計(jì)42
• 3.4.5 DSP的JTAG接口電路的設(shè)計(jì)42-43
• 3.5 電源電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)43-44
• 3.6 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)的低功耗技術(shù)研究44-46
• 3.6.1 低功耗設(shè)計(jì)的意義及主要手段44
• 3.6.2 數(shù)字渦街流量計(jì)硬件的低功耗設(shè)計(jì)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(jì)的軟件設(shè)計(jì)47-58
• 4.1 軟件總體設(shè)計(jì)47-48
• 4.2 單片機(jī)的控制程序設(shè)計(jì)48-52
• 4.2.1 單片機(jī)主程序設(shè)計(jì)概述48-49
• 4.2.2 渦街流量計(jì)算模塊的程序設(shè)計(jì)思想49-50
• 4.2.3 渦街流量計(jì)算模塊的具體軟件實(shí)現(xiàn)50-52
• 4.3 數(shù)字信號(hào)處理程序設(shè)計(jì)52-54
• 4.4 單片機(jī)與DSP的HPI通信程序設(shè)計(jì)54-56
• 4.5 數(shù)字渦街流量計(jì)軟件的低功耗設(shè)計(jì)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(jì)水流量實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析58-72
• 5.1 實(shí)驗(yàn)裝置及渦街信號(hào)采集系統(tǒng)的簡(jiǎn)介58-61
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介58-60
• 5.1.2 渦街信號(hào)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)介60-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)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(jì)水流量實(shí)驗(yàn)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(jì)水流量實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析66-69
• 5.3 本章實(shí)驗(yàn)總結(jié)69-72
• 第六章 脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計(jì)氣體流量實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析72-85
• 6.1 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介72-74
• 6.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)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(jì)氣體流量實(shí)驗(yàn)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(jì)氣體流量實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析78-83
• 6.3 本章實(shí)驗(yàn)總結(jié)83-85
• 第七章 總結(jié)與展望85-87
• 參考文獻(xiàn)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，

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