用计时-计频方式精确测量涡街流量计信号

涡街流量计是一种测量流量的传感器 ,其输出信号是与流量成正比的脉冲频率信号 ,在不同介质和管径中测量流量时所对应的输出信号频率范围不同 .采用常规定时采集信号脉冲数的方法容易在低频率产生误差 .为了能够精确获取涡街流量计在低、中频段的信号 ,采用了输出脉冲信号计时与计频方式相结合的测频方法 .重点介绍了交点频率的计算方法和误差分析 ,提供了用单片机实现这两种方法的测量原理和硬软件设计思路 .     

基于FFT与STM32 MCU的涡街信号处理系统设计

该文针对涡街传感器输出信号的特点和低流速时涡街流量计测量精度受限的问题,设计了一种基于STM32芯片的数字涡街信号处理方法与系统,将涡街传感器输出信号通过低噪声前置放大电路,可采集低流速下的涡街信号,再通过频谱分析法FFT准确计算出涡街信号频率,有效提高了测量精度。     

新DFT递推算法在涡街流量信号处理中的应用

采用压电传感器的涡街流量计在测量中容易受到工业测量现场管道振动和流体振动引起的噪声干扰，传统信号处理电路不能保证仪表在工业现场的测量精度。利用三角函数的和差公式，推导了一种新的DFT递推算法，用于计算涡街信号的功率谱，通过谱分析得到涡街频率。实验表明，这种方法用于处理涡街流量信号具有算法简单，计算量小，实时性好，实现方便等特点，能有效抵抗噪声，提高测量精度，是一种新的涡街流量信号处理方法，且有很好的实用价值。     

基于Hilbert-Huang变换的涡街信号处理方法

利用Hilbert-Huang变换(HHT)的固有模态分解特性，提出了一种涡街信号频率估计的新方法.采用压电传感器进行涡街信号的检测，通过分析信号经过固有模态分解后的时频特性，获得了不同模态所代表的噪声信号成分和实际涡街信号成分.模态中的一部分表示了信号中的噪声，而剩下的部分模态真实反映了信号的频率成分.在仿真的基础上，获得了去除噪声的部分模态瞬时频率与涡街频率的关系.研究结果表明，基于HHT的涡街频率估计方法，可以精确估计涡街信号频率并提高涡街流量计的抗干扰能力.该方法计算量小，能够满足涡街流量计在实际工程应用中的要求.     

基于多传感器信息融合的涡街信号处理方法

针对压电式涡街流量计抗干扰性能差的缺点,提出基于多传感器信息融合的涡街信号检测方法.在该测量系统中,差压传感器测得钝体前、后的平均差压,压电传感器检测钝体下游涡街信号的频率,通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法将以上两种信息进行数据融合,有效提高了数字带通滤波器的锁定精度.在搭建的振动实验平台上验证了该方法的可行性,对比分析了本文方法和传统方法的测量结果.实验表明:采用该处理方法能够有效抑制外界的强振动噪声干扰对流速测量的影响,当最大振动噪声干扰的强度为涡街信号的4倍时,测量精度可以达到1%,增强了压电式涡街流量计的抗振能力,提高了流量测量精度.     

用自相关算法扩展超声涡街流量计的下限

为了提高超声涡街流量计在低流速下的测量性能，更好地提高信噪比，采用了自相关滤波算法，提出了在调幅式超声涡街流量计中加入自相关滤波算法的设计思路．给出了在高速单片机上应用的具体计算方法、重要参数的取值范围及标准风道上的实验结果．结果表明，该算法在低于0．3m／s流速时很好地抑制了噪声干扰，提高了信号幅值，较好地解决了低流速测量时数据不稳定的问题，扩展了超声涡街流量计的下限．     

航天发射场加注系统流量计系数非线性处理方法研究

针对航天发射场推进剂加注过程涡街流量计计量系数为定值的问题,从研究涡街流量系数非线性方法入手来提高涡街流量计全量程的计量精度。分析了涡街流量系数非线性的来源,提出了涡街流量计流量系数非线性处理方法。该方法的特点是由流量计标校的特征流量点拟合出流量系数与频率关系的曲线方程,通过该方程可以得到不同流速下的流量系数。将该方法用于某次加注过程,处理后数据反映出流量系数的非线性,与原数据一致性好。非线性处理方法很好地反映涡街流量计在全量程范围内的流量特性,能够较大提高加注计量精度。     

管壁差压式涡街流量计测量影响因素分析

为了提高涡街流量计的抗干扰性和稳定性并保证测量精度，提出了一种基于管壁差压的旋涡频率检测新方法.在水和空气不同管内流动介质的情况下进行了系统实验.应用旋涡动力学和流体阻抗法，分析了取压位置和引压管频率特性因素对该方法测量性能的影响.实验结果表明，在旋涡发生体下游的一定距离内，取压位置对该方法的斯特劳哈尔数和仪表系数的影响很小，较靠近旋涡发生体迎流面的地方可测流量下限低.引压管的长度应尽量短，并且保证其固有频率与涡街频率相差较大.该方法简便可靠，适应性强，测量下限低.     

基于GSM短信平台低功耗涡街流量计的设计

针对涡街流量计的测量数据实现无线远传的需要,依据GSM的通信协议,采用GSM MODEM模块,设计了基于GSM MODEM短信平台的低功耗涡街流量计．模拟运行表明,该系统能够准确测量瞬时流量、累积流量,并实现涡街流量计与上位机之间准确的数据传输,准确度为1．0级．正常工作电流350μA,待机工作电流120μA,并且系统运行稳定。     

基于有限域实值MUSIC法的涡街信号处理方法

针对涡街流量计高实时性、高精度的要求,提出一种基于有限域实值多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)法的涡街信号处理方法.该方法利用能量重心校正法对涡街信号幅度谱进行频率校正,确定频率搜索域;利用实值MUSIC法快速得到谱峰频率值,通过牛顿迭代法对谱峰频率值进行计算,以达到提高频率估计精度的目的.仿真结果表明:该改进方法的频率估计精度较MUSIC法提高了0.1%,实时性高,满足涡街流量计高精度与高实时性要求.     

智能数显腰轮流量计

将单片微型计算机技术与罗茨测量技术相结合，采用非接触式传感器，实现了流量计在全量程范围内的误差自动补偿与修正．该流量计自带发信器，且具有全封闭和可拆特点，可显示累和流量值与瞬时流量值，并能进行远传测量．     

双频超声多普勒信号的阈值谱峰搜索及仿真

为了进一步提高超声波流量计的精度和稳定性,设计了一种基于DSP进行数据处理的双频多普勒超声波流量计．通过分析多普勒超声波测量原理,建立了双频超声波流量测量理论模型．给出了双频多普勒超声波流量计的硬件电路设计及数据处理过程,应用功率谱估计周期图法对频偏信号进行了频谱分析．仿真结果表明,采用频谱移位相乘结合阈值抽取谱峰搜索算法可以修正多普勒峰值频率的偏移,有效地减小了运算量,避免取单一峰值产生的随机性．提高了多普勒频偏信号的识别能力,有效的改善超声波流量计的精度以及稳定性．     

提高旋转机械振动信号整周期采样精度的一种方法

旋转机械振动信号整周期采样时， 计算采样脉冲输出频率的方法一般是把这一转的转速作为下一转的转速来计算，这样，当机组转子为匀变速和变速运动时整周期采样脉冲输出频率误差较大， 为了减少或补偿这种误差，提出了一种利用转速预估的方法，即用上一转和这一转的转速，通过拉格朗日线性插值，来估计下一转的转速，再以估计的转速计算采样脉冲输出频率。给出了转速预估公式，通过一阶泰勒展开，推导出了适合单片机计算的近似预估公式，经实际使用效果较好。     

磁敏电阻在椭圆齿轮流量计上的应用

采用磁敏电阻作为检测件而研制成功的ＬＣＢ－９８００系列不锈钢圆齿轮流量计，具有输出脉冲频率稳定、分辨率高、流量范围宽、可靠性好等特点；特别适用于低粘度、腐蚀性流体以及微小流量的测定。     

集成化涡街传感器

通过对带温压补偿的集成化涡街传感器构造原理、性能特点等方面的分析，阐述了一种流量计量新产品的构造思路，在涡街传感器中集成压力和温度传感器，让它们三者合为一体。这样，即降低了涡街的误差，也减少了分离式补偿的复杂性。     

超声压电换能器工作频率的温度自动补偿系统研究

超声压电换能器是中小口径超声波流量计的核心部件,工作环境温度会直接影响超声压电换能器的最佳工作频率,导致流量计计量不准确。以双通道超声波流量计为平台,设计了一个超声压电换能器工作频率的温度自动补偿系统。通过实验获取不同工作环境温度下的超声压电换能器最佳工作频率,并以性能最接近的两对超声压电换能器最佳工作频率的均值作为激励发射频率;设计了一个激励脉冲信号发射系统,根据工作环境温度通过查表法获取超声压电换能器的激励发射频率,自动完成超声压电换能器工作频率的温度补偿。通过实验分析了温度补偿系统对流量计渡越时间和流量标定的影响,结果表明:该系统能够实现超声压电换能器温度自动补偿;经过温度补偿的超声波流量计引用误差控制在1.5%之内,达到二级精度仪表标准。     

一种相参脉冲信号频率的估计方法

在单站无源定位与跟踪系统中，获取雷达脉冲信号的高精度频率信息是一个关键技术．本文研究了噪声干扰下的相参脉冲信号频率提取问题，提出了一种新的频率估计方法．该方法具有精度高、运算量小的优点，计算机仿真实验证明了方法的有效性．     

相关法在超声波流量计设计中的应用

针对超声波流量计设计中采用相位差法测量流量时干扰信号影响被测信号过零时刻波形,从而严重影响测量精度的问题,讨论了利用超声波测量流量的常用方法以及相关原理和插值原理,论述了超声波流量计设计时相关原理在相位差法测量流量中的具体应用,研究了相关算法中关键参数的计算方法以及插值算法对提高测量精度的作用.利用Matlab软件对系统进行了仿真,结果表明：将相关算法和插值算法应用于相位差法流量测量中,可提高超声波流量计的测量精度和抗干扰能力.     

锁相频差超声流量计

用相切换法测量声环的顺向、逆向频率，从两个环路频率之差可导出流速模型，用这种模型组成的超声流量计可消除温度的影响，并在较宽范围内使流量与频差呈线性关系。仪器电路采用取样锁相技术和电子切换开关，把双声道变为单声道，避免了声程不一致的安装误差。     

锁相频差超声流量计

用相位切换法测量声环的顺向、逆向频率，从两个环路频率之差可导出流速模型，用这种模型组成的超声流量计可消除温度的影响，并在较宽范围内使流量与频差呈线性关系。仪器电路采用取样锁相技术和电子切换开关，把双声道变为单声道，避免了声程不一致的安装误差。