渦街、渦輪等頻率信號輸出的流量傳感器在較寬流量范圍內都能獲得具有良好重復性的輸出信號。理想情況下其輸出信號與瞬時流量成正比,而實際上其儀表系數只在相對較小的范圍內能夠基本保持恒定。傳統的方法是將平均儀表系數作為傳感器儀表系數的唯一值來使用,這樣導致流量計在保證測量精度前提下的測量范圍較窄。基于此,文章針對存在這一問題的渦街流量計進行研究,以實現保證精度擴展測量范圍的目的。 智能渦街流量計在正常流量范圍內,其儀表系數基本為一常數,但在測量小流量時卻表現出明顯的非線性,制約了智能渦街流量計測量范圍和測量精度。普通模擬渦街流量計確保儀表系數線性度在1%以內時的量程比只能達到10:1,遠低于理論量程100:1。隨著工業技術的發展和進步,對于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。在傳感器前置放大電路中增加一些硬件電路,人為摻加(或減少)一個固定頻率信號,從而使傳感器實際輸出信號頻率得到修正,改善其儀表系數的非線性程度。此方法的缺點是只適用于單調上升(或下降)的曲線形狀,而且硬件補償靈活性差、補償精度不高。但由于是硬件電路設計,保證了良好的穩定性和可靠性。隨著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。根據實際標定的結果可以回歸出儀表系數與頻率的函數表達式,將表達式存入單片機系統的程序存儲器中。測量時測出傳感器信號頻率,根據函數表達式計算出此時的儀表系數來進行計算,從而達到對儀表系數非線性的修正,降低智能渦街流量計價格。這種方法操作簡單,而且通用性好,補償精度更高、更靈活。但由于該方法是靠軟件補償來實現,編程時出現的微小紕漏與應用現場復雜情況造成的不確定性,都易造成程序“跑飛”或者死機的現象,造成使用上的不穩定。近年來,隨著FPGA (Field Programmable Gate Array)與CPLD(Complex Programmable Logic Device)技術的飛速發展及其廣泛應用,因其具有高度的穩定性和可靠性,設計簡單靈活等優點陋1,本文提出了基于CPLD硬件結構實現渦街流量計儀表系數非線性修正的方法,該方法綜合了上述兩種方法的優點,具有良好的實用價值。 (流量計:admin) |