压力传感器调试有什么注意事项?
21ic 2024-06-21

变送器是基于负反馈原理工作的,通过变送器可对一些物理指标进行测量。为增进大家对变送器的认识,本文将对涡街流量变送器的工作原理,以及一款涡街流量变送器的设计予以介绍。如果你对变送器具有兴趣,部分继续往下阅读哦。


一、涡街流量变送器的工作原理

涡街流量变送器,可以广泛应用于石油,化工,冶金,造纸,食品,印染以及环保工程的液体的流量测量。流量计如果安装在室外,应有遮挡物来防止日晒、雨淋和污染,安装管段不得有强烈震动和强磁场干扰。涡街流量变送器主要应用于工业管道介质流体的流量测量,测量的内容较多,多见于进行测量单相流满管介质,即气体、蒸汽以及液体等。涡街流量变送器能够跟DCS系统联合应用,具备较好的先进化特点,所以也属于应用效果较佳的流量仪表。

涡街流量变送器在表壳体底部放置一个磁钢产生强磁场,磁力线穿过管道,当介质流过流量计强磁场时,切割磁力线感应出脉动的电动势,用电极检出电信号,在一定的流速范围内其频率正比于流量。

将电极输入高频振荡信号,该信号受流量信号调制,经调制后高频信号进入检测器,单片机进行运算与处理,准确检出流量信号,输入显示仪单片机进行流量运算和功能与处理。

显示仪单片机编有时间,日期程序,由大容量串行贮存器将每日的累计流量予以贮存,并记录该日期,累计全部日流量成为总流量,最后由液晶屏显示瞬时流量和总流量,或者可通过功能键操作,搜索,显示某日的流量。


二、一款涡街流量变送器的设计

涡街流量变送器可用于气体、液体和饱和蒸汽等流体的测量。涡街流量变送器具有量程比大、测量精度高、结构简单、生产成本低等优点。涡街流量变送器在实际应用过程中,由于管道机械振动等原因,输出信号中会叠加各种噪声,最终直接影响涡街流量变送器的测量精度。此外,当管道内流体为小雷诺数流量时,涡街流量变送器的测量性能也会变差。为了解决这些问题,需要开发和使用更为复杂的信号处理算法,但目前的低功耗涡街流量变送器系统的内存不够,无法将这些复杂的信号处理算法实时实现,若在其系统上直接外扩内存,则无法做到低功耗。因此,利用大容量内存单片机研制低功耗且能实现实时处理的涡街流量变送器系统是解决这一矛盾的关键所在。

(1)涡街流量变送器因为管道振动的干扰和小雷诺数流量的影响,测量性能下降,需要运行更为复杂信号处理算法。针对目前的涡街流量变送器系统的内存容量不够,无法低功耗、实时实现这类复杂算法的问题,研制了以66KB RAM大内存单片机MSP430F6459为核心的涡街流量变送器低功耗实时处理系统。

(2)在进行系统硬件电路的设计时,采用软件模拟SPI通信的方式实现单片机通用I/O口作为SPI通信接口使用,解决了单片机通信接口资源不够的问题,完成了涡街流量变送器难点电路——两线制电流输出与HART通信电路的设计。

(3)系统的软件部分采用模块化的方法设计,以主监控程序调用各个子模块程序的方法,实现各个子模块程序协调快速的运行。

(4)设计了系统功耗、涡街频率测量、系统反应时间、电流输出和HART通信测试的实验方案,并进行了测试,测试结果为:系统功耗为2.6930mA,满足两线制4~20mA电流传输要求,实现了系统低功耗; 研制的涡街流量变送器系统测量出的涡街频率与Matlab计算出的涡街频率的最大相对误差为0.4022%,确定研制的涡街流量变送器系统可以准确测量涡街频率; 系统反应时间小于300ms,满足涡街流量变送器系统的实时性要求; 电流输出电路的最大相对误差为0.0025%,满足电流输出电路的精度要求;HART通信模块能够正确解调和调制FSK信号,可以正常进行HART通信。

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