基于dsp的分体式数字涡街流量计的研究

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1、基于DSP的分体式数字涡街流量计的研究杨慕升，陈杰，蒋庆磊(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)摘要：针对数字涡街流量计测量容易受外界振动干扰和量程下限受限不能测量小流量的缺陷。采用了TI公司的DSP芯片2407A为处理器，利用其强大的运算能力和丰富的片内资源，采用了基于中心原则的频谱校正方法实现信号处理，有效减小系统的体积和制作成本，并且通过现场测试，解决了上述两个缺陷。关键词:2407ADSP芯片；RFFT变换；数字滤波；功率谱分析中图分类号：TH86文献标识码：A文章编号：Y10159Researc

2、honSplitStyleDigitalVortexFlowmeterBasedonDSPYang-musheng,ChenJie，Jiang-qinglei(ShandongUniversityofTechnologyMechanicalCollege，ShandongZibo255049China)Abstract:InordertosolveDigitalVortexFlowmeter，sworkingmechanismwassusceptibletobevibrationinterferencebyoutsi

3、deandthelimitedquantumlowerbound,soitcouldnotmeasurelittletraffic.Theyusedthe2407ADSPCOMSchipwhichisproducedbyTICompanyforprocessing.Ithasthepowerfulcapabilitiesoftheoperationandrichinresources,real-timeofsignalprocessingbasedonthecenterofcombatmethodoffrequenc

4、yandefficientalgorithmsmallerthesizeandproductioncostandpassingthetest,wesolvebothofthetwoshortcomings.Keywords：2407ADSPCMOSChip;RFFTtransform;Figuresfiltering;Analyzeofpowerspectra0引言被人们称为“数字板孔”的数字涡街流量计具有无活动件、可靠性好，输出信号频率与体积流量成正比和测量介质范围宽等优点。但是还存在两个缺点，一是由于其工作原理的

5、关系，容易受外界振动干扰的影响，而工业现场的振动式普遍存在的；二是量程下限受限，不能测量小流量。现场管道是一定的，并且工艺上对流体的眼里有要求，不能缩小管道的口径，所以测量小流量是不可避免的。我们采用了TI公司的2407DSP芯片为处理器利用其强大的运算能力和丰富的片内资源，实时地实现信号处理算法，有效减小系统的体积和制作成本[1-2]。模拟信号调理电路加入限幅放大滤波处理电路。信号处理方法上，系统利用周期图谱方法处理涡街流量传感器信号，提高了仪表抗噪声能力，扩展量程；同时配上高通数字滤波器，提高了仪表抑制强干扰影响

6、的能力。1处理算法1.1信号频谱估计对于采样点为N的采样序列来说，周期图谱法功率谱估计公式为xx=1-1式中，X(k)为采样序列的离散傅里叶变换(DFT)。为了减少运算量，我们采用快速傅里叶变换FFT来实现。对于传感器信号进行离散采样，采样序列均为实数，可以采用实数快速傅里叶变换(RFFT)来实现信号频谱的估计，进一步减少算法计算量，便于算法实时实现。RFFT的具体实现原理及过程如下：令N点的采样信号序列{x(0),(1)……X(N-1)}，其傅里叶变换为，k=0，…，N-11-2式中，=。取信号序列的偶数项和奇数项

7、，分别表示为{}={x(2n)}，{}={x(2n+1)}，n=0，…N/2-1所以1-2式可以表示为=1-3式中、分别为偶数项序列、奇数项序列的傅里叶变换。对于N点实数信号采样序列，可以按下面的方式组成N/2点的负数序列：，n=0，…，N/2-11-4其傅里叶变换为1-5由的对称性和周期性可以得到1-6所以可以得到1-71-8可见采用RFFT进行信号的傅里叶变换可以比FFT算法减少一半的计算量[3]。1.2涡街频率估计一般情况下，在传感器信号频谱中，涡街频率能量占优根据估计出的传感器信号功率谱，可以计算出最高频谱线

8、的频率，即为涡街频率，计算公式为：1-9式中，n为最高普线所对应的序号；、分别为信号采样频率和采样点数，v为最高谱线对应频率。由于DFT得梳状效应和信号的非整周期采样，式1-9估计频率存在误差，误差的大小与频率分辨率有关。因材我们采用了基于中心原则的频谱校正方法，提高信号频率的估计精度，公式如下：1-101-11式中，n、n+1代表最高普线和次