1.系統硬件
渦街流量計系統的整體硬件結構見圖1。整體硬件結構可以分為以下幾個部分:檢測復合信號和振動信號的“三線共地型”壓電探頭傳感器以及后續處理電路;為系統各模塊提供電源的電源電路;壓力傳感器的溫度、壓力檢測電路及后續調理電路;上、下位機通訊的SCI通訊模塊電路;各種現場實時參數顯示的液晶顯示電路;各種掉電數據保存的鐵電存儲FRAM電路;掉電時間計算的DS1302時間電路;現場用戶翻頁選擇的按鍵輸人電路以及脈沖輸出電路;采用MSP430單片機的微處理器。
2.非線性儀表系數修正
隨著工業技術的發展和進步,對寬量程、高精度渦街流量計的需求日漸迫切,各種儀表系數非線性修正方法和應用相繼出現。最早出現的是采用硬件電路進行修正。該方法穩定可靠,但只適用于單調上升(或下降)的曲線形狀!5]。由于電子技術特別是單片機技術的迅猛發展,這一問題得到了更好的解決。由實際標定的結果可以回歸為儀表系數與頻率函數關系式,并將表達式存人單片機系統的程序存儲器中。測量傳感器信號頻率,根據函數表達式計算出此時的儀表系數,從而實現儀表非線性修正。相關公式如下:
平均儀表系數`K:
式中:Kij一第i個檢測點第j次檢測的儀表系數。修正方法的實現過程:
(1)通過水流量標準裝置測量K-Qv曲線中的特征點。每個流量點測量三次,相同時間t內每次脈沖為N1、N2和N3計算頻率后,采用三次樣條[6)擬合,繪制K-Qv特征曲線。理論上測量點越多越準確。頻率計算式為ƒ=(N1+N2+N3)/3t。(2)計算渦街流量計特征曲線的平均值K,按精度要求計算Kmin和Kmax。對于氣體渦街流量計,線性誤差E1=0.015。所以,Kmin=K-KE1/2,Kmax=K+KE1/2。
(3)計算需要修正的頻率段。在待修正頻率段內選擇步長t=0.015Hz,每隔l計算K,每-一個ƒi對應一個Ki。由ƒi/Ki=ƒimin/Knin=fimax/Kmax=qvi計算每個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,從而完成優化。 |
