探究两种数字涡街流量计的硬件研制

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1、合肥工业大学硕士学位论文两种数字涡街流量计的硬件研制姓名：刘三山申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：徐科军20090301两种数字涡街流量计的硬件研制摘要数字信号处理技术和低功耗技术是近年来涡街流量计研究的热点。我们针对不同的应用情况，根据合作厂商的要求，研制了基于MSP430的低功耗、两线制数字涡街流量计系统和基于数字信号处理器dsPIC的抗强干扰的数字涡街流量计系统。基于MSP430的低功耗、两线制数字涡街流量计系统采用了数字频谱分析与模拟带通滤波器组相结合的方式，既最大程

2、度地滤除信号中混杂的噪声，又保证低功耗工作。利用高效率、低功耗DC／DC从系统中高电位处取电，提供系统最大的可用电流。设计了一种三运放差分电荷放大器，能够有效的提取涡街信号，滤除共模干扰。在系统中加入了温度和压力补偿模块，使系统能够对气体流量进行准确测量。基于数字信号处理器dsPIC的抗强干扰的数字涡街流量计系统利用DSP的高速计算能力，采用基于FFT的功率谱分析方法和陷波滤波方法处理涡街传感器的输出信号，从含有噪声的传感器输出信号中有效地提取出流量信息。通过隔离的DC／DC电源模块供电，满足涡

3、街流量计型式试验的要求。通过隔离的通信端口与上位机之间进行通讯。关键词：涡街流量计低功耗频谱分析带通滤波抗强干扰2DevelopmentofHardwarefortwokindsofDigital场rtexFlowmetersAbstractDigitalsignalprocessingtechnologyandlow-powertechnologyhavebeenthehotspotsofresearchingvortexflowmetersinrecentyears．Accordingtod

4、ifferentapplicationsandrequirementsofourpartners，wedevelopedtwokindsofdigitalvortexflowmeters．Oneisthemicrocontroller-MSP430baseddigitalvortexflowmeterwithlow—powerandtwo—wire，andtheotheristhedigitalsignalprocessor—dsPICbaseddigitalvortexflowmeterwit

5、hhighanti-jammingability．ThedigitalVortexFlowmeterwithlow．．powerandtwo．．wirecombinesthedigitalspectralanalysiswithanalogband—passfilterstofilternoisescontainedinthevortexsignalwiththegreatestextentandwerksatlow—power．Inordertoprovidethemaximumcurrent

6、forthemetertheDC／DCwithhighefficiencyandlow—powerisusedforconvertingpowerfromhighvoltageinthesystem．Akindofdifferentialamplifierisdevelopedusingthreeamplifierstoacquirethevortexsignaleffectivelyandfilterthecommon—modenoise．Thetemperatureandpressureco

7、mpensationmoduleisbuiltSOastomeasurethegasflow．rateaccurately．Thedigitalvortexflowmeterwithhighanti-jammingabilityadoptsboththespectralanalysisbasedonFFTandthenotchfiltertoprocesstheoutputsignalofvortexsensor，andextractstheflow-rateinformationfromnoi

8、syvortexsensorsignal．TheisolatedDC／DCpowermoduleisutilizedtomeettherequirementsofthetypicaltestsforvortexflowmeter．Thecommunicationbetweenthemeterandtheupper—systemisimplementedthroughtheisolatedcommunicationport．Keywords：VortexFlowmeters；low-power；s