[发明专利]用于流体振动式流量计的信号处理方法及信号处理模块

说明书

本发明提供一种用于流体振动式流量计的信号处理方法及信号处理模块，其公开了获取相位差偏差的方法，并对相位差偏差与设定值进行比较报警，将带有干扰信号的一次传感器输出信号输入信号处理模块，经信号处理模块对一次传感器输出信号进行同频相位分析处理后，输出脉宽与相位差成一定关系的脉宽数字信号和直流电平信号，提供给微处理器系统用于流量计工作状况判断，以提高流量计计量正确性和自诊断能力。

技术领域

本发明涉及流体计量领域，具体涉及一种用于流体振动式流量计的信号处理方法及信号处理模块。

背景技术

流量计是用于测量管道中流体流量的仪表，应用于工业过程控制环境中，指示被测流体流量和选定的时间间隔内被测流体的总量。为了适应不同的用途，有利用多种测量技术的流量计，如涡轮流量计、旋进旋涡流量计、容积式流量计、差压式流量计等。

在特定的流动条件下，一部分流体动能会转化为流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定的比例关系，依据这种原理工作的流量计称为流体振动式流量计。旋进旋涡流量计、涡街流量计是属于流体振动流量计类型，在能源传输环境和能源用户终端中测量流体流量和流体总量的一种流量仪表。

旋进旋涡流量计其工作原理是：进入流量计的流体，通过旋涡发生器产生旋涡，旋涡流在文丘里管中旋进，至收缩段突然节流使旋涡流加速，当旋涡流进扩散段后，因回流作用强迫进行旋进式二次旋转。此时旋涡流的旋转频率与工作条件下介质流速成正比，通过测量与介质流速成正比的旋涡流旋转频率，就可得到流体的流量。流量计算式为：Q = f /k,

式中:f——旋涡频率； k——流量计的仪表系数 Q——流体的瞬时流量

涡街流量计是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。在流体中设置旋涡发生体，则从旋涡发生体两侧交替产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街。旋涡列的个数即涡街频率与流体的流速成正比。通过测量与介质流成正比的涡街频率，就可得到流体的流量。流量计算式为：Q = f / k,

式中:f——涡街频率； k——流量计的仪表系数 Q——流体的瞬时流量

每台流量计的仪表系数在由法定计量检测机构的标准装置校验时，填写在检定证书中，k值设入配套的二次仪表中，便可显示出瞬时流量和累积总量

旋进旋涡流量计、涡街流量计是流体振动式流量计，根据上述测量原理，该流量计易受机械振动的干扰。当管道发生机械振动时，机械振动也作用于一次传感器上，使其产生对应于振动频率的信号，这个振动干扰信号与流量测量有效信号互相混合，当有效信号幅值小于干扰信号幅值时，会导致计量失效甚至所计的是管道振动频率对应的量而非正常流量。

当管道中介质压力发生变化，会造成明显的压力波动，压力波动将叠加在流体振动信号上导致计量结果产生较大误差，在此状况下，有时流量计虽然能反映流量大小的趋势，但是计量误差较大，严重时会导致计量失效甚至所计的是压力波动频率对应的量而非正常流量。

维持一个适当周期的校准，是解决计量可靠性的一种方法，通常是把流体振动式流量计拆离现场，送到法定计量检测机构利用标准装置进行校准。但是此种方法能校准参比条件下的参数，不能反映现场受压力波动、机械振动影响的状况，因此流量计即使拆离现场，利用标准装置也无法判断其在线计量是否准确。

还有一种公知方法是采用双轨计量对比确认，通过串联一只经校准准确的流量仪表对运行中的流体振动式流量计进行故障确认。如要判断是否因压力波动、机械振动导致计量误差，还应选用不受压力波动、机械振动影响的非流体振动式流量计进行比对，否则将无法准确判断。

这种公知方法增加了流量计数量用于数据对比，以便确认仪表的故障。这些方法不但增加了成本和复杂性，也没有办法对基本部件状况进行在线诊断，因此有必要提供更好的具有在线诊断技术的一种信号处理方法，从而降低成本提高可靠性。

发明内容