本文關(guān)鍵詞：基于MSP430的低功耗數(shù)字渦街流量計研究，，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、可靠性高、壓力損失小、量程比寬等優(yōu)點,在許多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。但渦街流量計還存在一些問題,特別是在低流速、小流量的情況下,渦街流量計受到多種干擾噪聲的影響,其渦街信號的信噪比很低,難以實現(xiàn)精確測量,導(dǎo)致渦街流量計在實際應(yīng)用中測量下限比較高,模擬渦街的量程比只有1:10,與1:100的理論量程比要相差很多。邢娟和段瑞峰研究成功的基于MSP430單片機和DSP雙核處理系統(tǒng)的脈沖輸出型數(shù)字渦街流量計雖然可有效擴展測量下限,但由于采用雙核結(jié)構(gòu),功耗高。本課題基于MSP430單片機單核結(jié)構(gòu)對數(shù)字渦街進一步深入研究,在保證測量精度與實時性地基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)整體功耗,實現(xiàn)了4～20mA兩線制模擬量輸出。 針對水蒸汽質(zhì)量流量測量,本課題采用了IAPWS-IF97公式對水蒸汽的流量測量進行密度補償,克服了傳統(tǒng)水蒸汽密度補償方法不能適應(yīng)工況大范圍變化或不能滿足精度要求的缺陷,提高了測量的精度。使渦街流量計適用于水蒸汽質(zhì)量流量的測量,拓寬了渦街流量計的適用范圍。 本課題設(shè)計的基于MSP430單片機的數(shù)字渦街流量計是致力于推向市場的產(chǎn)品。因此在設(shè)計方面本著低功耗、集成化的原則在功能上力求完善。針對工業(yè)現(xiàn)場可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜干擾,本著可靠性原則,采用了電源監(jiān)控、看門狗、軟件濾波等軟硬件措施。針對在許多化工工業(yè)過程中需要測量的一些易燃易爆的工藝介質(zhì),為保證系統(tǒng)的安全性,重點設(shè)計保護電路,實現(xiàn)電路的三重保護,達到本質(zhì)安全型防爆要求。 該數(shù)字渦街系統(tǒng)在天津大學(xué)水流量實驗裝置和音速噴嘴裝置上進行了實驗,結(jié)果表明該系統(tǒng)在提高精度的同時,降低了測量下限,最終擴展了量程比。DN25水實驗量程比可達1:27,DN25氣體實驗量程比可達1:40。 本課題研究在天津大學(xué)流量實驗室研究基礎(chǔ)上,設(shè)計一款測量精度高、系統(tǒng)功耗低、響應(yīng)速度快、測量介質(zhì)廣、各種功能完善、可靠性高、本質(zhì)安全的數(shù)字渦街流量計。
【關(guān)鍵詞】：渦街流量計 低功耗 蒸汽測量 MSP430
【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】：2009
【分類號】：TH814
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 渦街流量計概述9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 對漩渦發(fā)生體的研究10-11
• 1.2.2 對渦街信號檢測方法的研究11
• 1.2.3 對渦街信號處理系統(tǒng)的研究11-12
• 1.3 課題的提出與意義12-14
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點14-16
• 1.4.1 研究目的和內(nèi)容14-15
• 1.4.2 課題創(chuàng)新點15-16
• 第二章 渦街流量計原理與算法研究16-21
• 2.1 渦街流量計的工作原理16-17
• 2.2 功率譜原理17-18
• 2.3 水蒸汽密度補償18-21
• 第三章 基于MSP430 數(shù)字渦街流量計的硬件設(shè)計21-37
• 3.1 基于MSP430 數(shù)字渦街流量計的整體方案設(shè)計21-22
• 3.2 溫度測量電路22-24
• 3.3 壓力測量電路24-26
• 3.4 主控芯片及外圍電路26-30
• 3.4.1 液晶顯示單元27-28
• 3.4.2 日歷／時間／掉電保護單元28-29
• 3.4.3 串口通訊模塊29-30
• 3.5 EMC 抗干擾設(shè)計30-32
• 3.5.1 系統(tǒng)干擾成因分析30-31
• 3.5.2 抗干擾設(shè)計31-32
• 3.6 本質(zhì)安全型防爆32-37
• 3.6.1 本質(zhì)安全防爆技術(shù)的原理32
• 3.6.2 本質(zhì)安全防爆設(shè)計32-37
• 第四章 數(shù)字渦街流量計低功耗研究37-44
• 4.1 低功耗的意義37-39
• 4.1.1 壓流轉(zhuǎn)換芯片的低功耗要求37-39
• 4.1.2 電池供電的低功耗要求39
• 4.2 系統(tǒng)低功耗設(shè)計39-43
• 4.2.1 芯片的合理選型39-42
• 4.2.2 降低系統(tǒng)工作頻率42
• 4.2.3 切換各模塊的開關(guān)狀態(tài)42-43
• 4.2.4 減小負載43
• 4.3 低功耗設(shè)計總結(jié)43-44
• 第五章 基于MSP430 數(shù)字渦街流量計的軟件設(shè)計44-52
• 5.1 主程序設(shè)計44-46
• 5.1.1 程序設(shè)計思路44
• 5.1.2 主程序流程圖44-46
• 5.2 軟件主要模塊46-50
• 5.2.1 初始化模塊46-47
• 5.2.2 頻率計算模塊47-48
• 5.2.3 流量計算與補償模塊48-49
• 5.2.4 掉電保護與參數(shù)保存模塊49-50
• 5.3 軟件運行可靠性及抗干擾50-52
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集的抗干擾設(shè)計50-51
• 5.3.2 單片機運行過程中的軟件抗干擾51-52
• 第六章 數(shù)字渦街流量計的實驗測試52-60
• 6.1 水實驗裝置簡介52-53
• 6.2 水實驗及其分析53-55
• 6.2.1 DN25 水實驗及結(jié)果分析53-55
• 6.2.2 非線性修正后DN25 水實驗55
• 6.3 臨界流噴嘴氣體流量標準裝置簡介55-57
• 6.4 氣體實驗與數(shù)據(jù)分析57-59
• 6.5 實驗總結(jié)59-60
• 第七章 總結(jié)與建議60-62
• 7.1 總結(jié)60-61
• 7.2 建議61-62
• 參考文獻62-66
• 發(fā)表論文和科研情況說明66-67
• 致謝67

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