[实用新型]差压式涡街质量流量测量信号处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种差压式涡街质量流量测量信号处理装置。

背景技术

质量流量的测量是过程参数检测领域的一个重点和难点问题。利用已有的传统体积流量计，经过改进、完善与提高，发展成质量流量计，是质量流量测量技术发展的一个重要趋势，涡街流量计就是其中的重要代表。目前比较有代表性的是升力式涡街质量流量计，它采用压电传感器同时测量涡街频率和旋涡升力，但是旋涡升力对应的信号幅值与压电元件稳定性、放大器稳定性、现场安装条件、被测介质温度等多种因素有关，测量准确度难以提高。

本实用新型专利发明人提出的一种新的质量流量测量方法，已经申请发明专利“涡街质量流量测量方法”并获得了授权。本实用新型是在以上发明专利的基础上，通过对涡街质量流量信号处理电路和相关硬件的设计，开发出来的涡街质量流量测量装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种差压式涡街质量流量测量信号处理装置。

差压式涡街质量流量测量信号处理装置：单片机分别与程控放大器、A/D转换器、自适应滤波器相接，程控放大器与信号平均值分离电路、A/D转换器相接，程控放大器与信号频率分离电路、自适应滤波器、A/D转换器相接，程控放大器与差压传感器、恒流电源相接。

所述的程控放大器电路为放大器A1第八引脚经数字电位器U1与放大器A1第一引脚相接。

信号频率分离电路为放大器A2的正输入与电容C1、电容C2相接，放大器A2的正输入端经电阻R6接地，放大器A2的负输入端经电阻R9接地，放大器A2的输出端经电阻R1与电容C1、电容C2相接，放大器A2的输出端经电阻R8、电阻R9接地。

信号平均值分离电路为放大器A3的正输入端与电阻R2、电阻R3相接，放大器A3的正输入端经电容C4接地，放大器A3的负输入端经电阻R4接地，放大器A3的输出端与电容C3、电阻R2相接，放大器A2的输出端经电阻R4、电阻R5接地。

自适应滤波器为放大器A4的正输入端经电阻R7与电源VDD相接，放大器A4的正输入端经电阻R10接地，放大器A4的负输入端与放大器A4的输出端相接，放大器A5的正输入端与电阻R12相接，放大器A5的正输入端经电阻R11与放大器A4的输出端相接，放大器A5的负输入端经电阻R13接地，放大器A5的输出端经电阻R14与放大器A5的负输入端相接，滤波器U2的输入端与放大器A5的输出端相接。

本实用新型设计的装置实现了对管道内流体质量流量的直接测量，具有结构简单、测量准确度高、成本低、抗干扰性强、适用范围广等特点。

附图说明

图1是本实用新型信号测量装置与信号处理装置示意图；

图2是本实用新型信号处理装置总体框图；

图3是本实用新型程控放大器电路图；

图4是本实用新型信号频率分离电路图；

图5是本实用新型信号平均值分离电路图；

图6是本实用新型电压提升和自适应滤波器电路图；

图7是本实用新型涡街频率与体积流量的关系图；

图8是本实用新型测量体积流量的相对误差图；

图9是本实用新型差压均值与体积流量的关系图；

图10是本实用新型差压均值与涡街频率的比值和质量流量的关系图；

图11是本实用新型测量质量流量的相对误差图。

具体实施方式

本实用新型信号测量装置与信号处理装置如图1所示。在测量管1内设有涡街流量计的旋涡发生体2，在涡街流量计的旋涡发生体上游0.5D～D(D为测量管内直径)内开有一个取压孔3，在涡街流量计的旋涡发生体下游0.5D内开有另一个取压孔4，在两个取压孔之间接有差压传感器5，差压传感器5之后接有信号处理电路6，信号处理电路6之后接有单片机7。

差压式涡街质量流量测量信号处理装置的总体框图如图2。单片机分别与程控放大器、A/D转换器、自适应滤波器相接，程控放大器与信号平均值分离电路、A/D转换器相接，程控放大器与信号频率分离电路、自适应滤波器、A/D转换器相接，程控放大器与差压传感器、恒流电源相接。用恒流电源给差压传感器供电，将差压信号转换成毫伏级电压信号，经程控放大和自适应滤波处理后得到频率信号和差压平均值，再经A/D转换后由单片机采集，单片机进行运算后就得到了质量流量。单片机系统采用了TI公司生产的低功耗型MSP430系列微处理器。