气体低功耗数字涡街流量计的研究

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1、天津大学硕士学位论文气体低功耗数字涡街流量计的研究姓名：张清鹏申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：张涛20070601摘要目前，涡街流量计具有良好的发展形势，因其介质适应性强、可靠性高、压力损失小、量程比宽等优点，在化工、石油、冶金、轻工、食品等许多行业中得到了广泛应用。但涡街流量计尚属发展中流量计，其理论基础和实践经验比较薄弱。所以还存在一些问题，特别是在低流速、小流量的情况下，涡街流量计受到多种干扰噪声的影响，其涡街信号的信噪比很低，难以实现精确测量，导致涡街流量计在实际应用中测量下限比较高，量程比只有l：lO，与l：100的理论量程比要相差很多。为了解决这

2、个阀题，很多研究者提出了采用数字信号处理技术来降低涡街流量计下限的方法。在此背景下，邢娟和段瑞峰研究成功了基于MSP430单片机和DSP双核处理系统的脉冲输出型数字涡街流量计，本课题对此进行了进一步深入研究，降低了系统整体功耗，实现了4"-'-20Ⅱ1A两线制模拟量输出，完善了系统整体性能。本论文主要完成了以下工作：1．采用多种措施大大降低了涡街流量计系统的整体功耗，由最初的13mA降低到了3．7mA，实现了4-'--20mA两线制模拟量输出。2．成功开发了一台低功耗数字涡街流量计。在天津大学过程检测和控制实验室100m口径的常压水装置和临界流喷嘴气体流量标准装置上做了实验，证明

3、了本数字涡街流量计相比普通的模拟涡街流量计有效的降低了测量下限，扩大了量程范围。3．通过在临界流喷嘴气体流量标准装置上做的不同压力下的气体实验验证了涡街流量计的仪表系数不受流体密度的影响，说明涡街流量计相比浮子、差压式流量计更适合用于气体测量。通过对数字涡街流量计的不断深入研究，各项难题的逐渐解决，它的测量下限得到了有效的降低，系统功能也得到了不断的完善。相信在不久的将来，以其下限低，抗干扰能力强，实时性好，具有很高实用价值的优势，数字涡街流量计将会在工业中得到更为广泛的应用。关键词：数字涡街流量计，低功耗，DSP，MSP430单片机，测量下限ABSTRACTThevortexf

4、lowmeterhasagoodgrowthratenow．Becauseofitsadvantagesofadaptivetovariousmedia,stability,lowpressurelossandwideflowraterange，vortexflowmeterhasbeenwidelyusedinmanydifferentfieldssuchaschemicalindustry,petroleum，metallurgy,lightindustry,foodindustry,etc．However,vortexflowmeterisunderdevelopingnO

5、W．Itstillhassomelimitsinunderstandingofbasictheoryandexperienceofpracticalapplication．Therefore，therearesomeproblems，especiallyforitspoorperformancewhenmeasuringlowflowratewherethesignalisaffectedbydifferentkindsofnoiseandtheSignal—to-Noiseratioisverysmall．Asaresult，vortexflowmeterhaveunsatis

6、fyingmeasurablelowlimitvalueandsmallermeasurementrangeratioof1：10comparedtotheoreticalratio1：100．Inordertosolvethisproblem，manyresearchershaveadvisedtoUSethemethodofdigitalsignalprocessing．Underthisbackground，apulseoutputmodeldigitalvortexflowmeterhasbeendevelopedsuccessfullybyXingjuanandDuan

7、Ruifeng，whichhasbothDSPandMSP430microcomputer,adoublecorestructure．Basedonpreviousefforts，adeepresearchonthedigitalvortexflowmeterWasgiveninthisthesis．Themainlyworksofthisthesisaleasfollowing．1．Thepowerconsumptionofthedigitalvortexflowmeterwa