1.系統(tǒng)硬件
渦街流量計(jì)系統(tǒng)的整體硬件結(jié)構(gòu)見圖1。整體硬件結(jié)構(gòu)可以分為以下幾個(gè)部分:檢測(cè)復(fù)合信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的“三線共地型”壓電探頭傳感器以及后續(xù)處理電路;為系統(tǒng)各模塊提供電源的電源電路;壓力傳感器的溫度、壓力檢測(cè)電路及后續(xù)調(diào)理電路;上、下位機(jī)通訊的SCI通訊模塊電路;各種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)參數(shù)顯示的液晶顯示電路;各種掉電數(shù)據(jù)保存的鐵電存儲(chǔ)FRAM電路;掉電時(shí)間計(jì)算的DS1302時(shí)間電路;現(xiàn)場(chǎng)用戶翻頁(yè)選擇的按鍵輸人電路以及脈沖輸出電路;采用MSP430單片機(jī)的微處理器。
2.非線性儀表系數(shù)修正
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,對(duì)寬量程、高精度渦街流量計(jì)的需求日漸迫切,各種儀表系數(shù)非線性修正方法和應(yīng)用相繼出現(xiàn)。最早出現(xiàn)的是采用硬件電路進(jìn)行修正。該方法穩(wěn)定可靠,但只適用于單調(diào)上升(或下降)的曲線形狀!5]。由于電子技術(shù)特別是單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,這一問(wèn)題得到了更好的解決。由實(shí)際標(biāo)定的結(jié)果可以回歸為儀表系數(shù)與頻率函數(shù)關(guān)系式,并將表達(dá)式存人單片機(jī)系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器中。測(cè)量傳感器信號(hào)頻率,根據(jù)函數(shù)表達(dá)式計(jì)算出此時(shí)的儀表系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)儀表非線性修正。相關(guān)公式如下:
平均儀表系數(shù)`K:
式中:Kij一第i個(gè)檢測(cè)點(diǎn)第j次檢測(cè)的儀表系數(shù)。修正方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程:
(1)通過(guò)水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量K-Qv曲線中的特征點(diǎn)。每個(gè)流量點(diǎn)測(cè)量三次,相同時(shí)間t內(nèi)每次脈沖為N1、N2和N3計(jì)算頻率后,采用三次樣條[6)擬合,繪制K-Qv特征曲線。理論上測(cè)量點(diǎn)越多越準(zhǔn)確。頻率計(jì)算式為ƒ=(N1+N2+N3)/3t。(2)計(jì)算渦街流量計(jì)特征曲線的平均值K,按精度要求計(jì)算Kmin和Kmax。對(duì)于氣體渦街流量計(jì),線性誤差E1=0.015。所以,Kmin=K-KE1/2,Kmax=K+KE1/2。
(3)計(jì)算需要修正的頻率段。在待修正頻率段內(nèi)選擇步長(zhǎng)t=0.015Hz,每隔l計(jì)算K,每-一個(gè)ƒi對(duì)應(yīng)一個(gè)Ki。由ƒi/Ki=ƒimin/Knin=fimax/Kmax=qvi計(jì)算每個(gè)ƒi將被修正成的ƒimax和ƒimin。.
(4)將有交集的ƒimax-ƒimin合并,即將相鄰ƒi都修正為同一個(gè)ƒi。ƒj只要在ƒimax和ƒimin之間就能夠滿足線性度要求,從而完成優(yōu)化。 |
