渦街流量計(jì)智能技術(shù)的應(yīng)用與原理 十一
§1．5本課題的難點(diǎn)及主要研究工作
盡管智能壓電式渦街流量計(jì)在工業(yè)儀表流量測(cè)量領(lǐng)域得到了很大的重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也在研究方面取得了很大的進(jìn)展，但真正將研究成果付諸產(chǎn)品，應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中并取得良好效果的實(shí)例并不多。可見(jiàn)渦街流量計(jì)的成熟期還有待廣大科研人員和工程技術(shù)人員的共同努力才能到來(lái)。
由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，使用時(shí)除應(yīng)注意溫濕度等條件外，還應(yīng)特別注意電磁干擾情況。常見(jiàn)的電磁輻射源有射頻源、工頻電磁場(chǎng)、靜電場(chǎng)等，在強(qiáng)干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場(chǎng)合，不僅僅是磁敏式，壓電應(yīng)力式渦街流量計(jì)也不能正常工作或不能適時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量。此外，振動(dòng)也是該類(lèi)儀表的一大勁敵。因此，使用渦街流量計(jì)要特別注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其是管道的橫向振動(dòng)(垂直于管道軸線(xiàn)又垂直于漩渦發(fā)生體軸線(xiàn)的振動(dòng))，這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無(wú)法抑制和消除的。由于渦街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)影響(穩(wěn)定性、規(guī)則性)同樣敏感，故直管段長(zhǎng)度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條件時(shí)也不能選用。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，作者提出了兩種針對(duì)渦街正弦信號(hào)的軟件處理方法。并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了研究分析，得出了滿(mǎn)意的結(jié)果。
根據(jù)國(guó)內(nèi)外智能壓電式渦街流量計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，本課題研究工作主要包括以下幾部分：
①分析并總結(jié)出壓電式渦街流量計(jì)的設(shè)計(jì)原理，研究了智能型壓電式渦街流量計(jì)并詳細(xì)給出了其設(shè)計(jì)方法。
②研制出一套由傳感器、變送器、智能模塊和通信模塊組成的分別完成信號(hào)拾取、信號(hào)調(diào)理、智能控制和總線(xiàn)通信的智能渦街流量計(jì)。針對(duì)新型智能壓電式渦街流量計(jì)硬件體系及其應(yīng)用要求，成功設(shè)計(jì)出相應(yīng)的測(cè)量、控制及分析軟件。該系統(tǒng)具有人機(jī)界面友好、工作穩(wěn)定、測(cè)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
③討論了HART協(xié)議基本原理和應(yīng)用方法，并將其應(yīng)用到智能渦街流量計(jì)的通信功能設(shè)計(jì)中。給出了具有HART通信功能的智能渦街流量計(jì)的相應(yīng)硬件軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
④在對(duì)單片機(jī)測(cè)頻技術(shù)的分析研究基礎(chǔ)上，提出了脈沖計(jì)頻和信號(hào)處理測(cè)頻相結(jié)合的新方法，以解決渦街流量計(jì)在復(fù)雜工況條件下抗干擾的問(wèn)題。具體分析了各種頻譜分析法的測(cè)頻特點(diǎn)及適用性，仿真研究了對(duì)渦街流量信號(hào)進(jìn)行頻譜分析的LMS算法，闡述了基于渦街正弦信號(hào)的軟件數(shù)字動(dòng)態(tài)濾波測(cè)頻方法，并試驗(yàn)驗(yàn)證了軟件數(shù)字動(dòng)態(tài)濾波測(cè)頻法的可行性及有效性。與頻譜分析法比較，這種方法運(yùn)算量不大，從而不必使用專(zhuān)門(mén)的數(shù)字處理芯片即可與其它任務(wù)并行運(yùn)行。
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