摘要：介(jie)紹了一(yi)種脈沖(chong)式渦街(jie)流量計(ji) 計數檢(jian)測方法(fa)以ARM爲核(he)心軟硬(ying)件二次(ci)濾波後(hou)計量脈(mo)沖數量(liang)。同時對(dui)脈沖幅(fu)值、脈沖(chong)周期及(ji)脈沖輸(shu)入規律(lü)等進行(hang)綜合對(dui)比判斷(duan)脈沖輸(shu)入的狀(zhuang)态是否(fou)💜正常從(cong)而确保(bao)❌脈沖計(ji)量正确(que)。
　　由于 渦(wo)街流量(liang)計 "具有(you)測量精(jing)度高、量(liang)程寬、測(ce)量介質(zhi)廣泛、工(gong)作溫度(du)高(介質(zhi)💃🏻溫度可(ke)達.350℃)、耐腐(fu)蝕以及(ji)可靠性(xing)高等特(te)點廣㊙️泛(fan)應用于(yu)石油、化(hua)工、輕工(gong)及動力(li)供熱等(deng)行業工(gong)業管道(dao)介質(如(ru)氣體、液(ye)體及蒸(zheng)汽等)流(liu)體♉流量(liang)的測量(liang)多種介(jie)質。渦街(jie)流量計(ji)一般測(ce)🏒蒸汽、水(shui)等介質(zhi)的比較(jiao)多比如(ru)熱電廠(chang)發電會(hui)産生蒸(zheng)汽而蒸(zheng)汽可以(yi)供暖和(he)生産重(zhong)♈複使用(yong)這樣熱(re)電廠就(jiu)可以對(dui)外售賣(mai)蒸汽。所(suo)以要安(an)裝流量(liang)計來測(ce)量輸出(chu)給用戶(hu)多少蒸(zheng)汽，也就(jiu)是得測(ce)蒸汽的(de)流量因(yin)此測量(liang)必須正(zheng)确🤞。渦街(jie)流量計(ji)的檢測(ce)結果有(you)模拟信(xin)号,也有(you)數字脈(mo)沖信号(hao)輸出而(er)脈沖式(shi)渦街流(liu)量計的(de)檢測結(jie)果以🔆脈(mo)沖方式(shi)輸😍出傳(chuan)統的計(ji)👣量方法(fa)采用濾(lü)波器濾(lü)波🧑🏽‍🤝‍🧑🏻後由(you)計數器(qi)來計量(liang)脈沖數(shu)量從而(er)計算流(liu)量。但這(zhe)種方式(shi)隻能計(ji)量脈沖(chong)數量對(dui)脈沖出(chu)現的異(yi)常情況(kuang)(如設備(bei)故障或(huo)者人爲(wei)原因)等(deng)不能進(jin)行判别(bie)更不能(neng)及時反(fan)饋。而脈(mo)沖出現(xian)異常将(jiang)導緻流(liu)量計量(liang)不正确(que)最終直(zhi)接影響(xiang)雙方利(li)益。因此(ci)迫切需(xu)要一種(zhong)全新的(de)方法不(bu)僅可以(yi)計量脈(mo)沖數量(liang)而且當(dang)脈沖出(chu)現異常(chang)狀況時(shi)也可以(yi)及時發(fa)現。
1檢測(ce)方法
　　脈(mo)沖式渦(wo)街流量(liang)計計數(shu)檢測方(fang)法采用(yong)A/D采樣配(pei)合軟件(jian)處🔞理的(de)方法對(dui)脈沖進(jin)行計數(shu)和判别(bie)。利用高(gao)速A/D采集(ji)脈沖輸(shu)🚩入口的(de)電壓幅(fu)值和平(ping)均值軟(ruan)件濾波(bo)後根✏️據(ju)采集🙇🏻結(jie)果統計(ji)脈沖數(shu)量;将--段(duan)時間内(nei)采集的(de)電壓幅(fu)值和平(ping)🈲均值與(yu)渦街流(liu)量計最(zui)初安裝(zhuang)🔴時的正(zheng)常電壓(ya)幅值和(he)平均值(zhi)進行對(dui)比以判(pan)斷脈沖(chong)輸出電(dian)壓是🌍否(fou)正常;保(bao)存一年(nian)的計量(liang)數據每(mei)次計量(liang)結果與(yu)-年前同(tong)期相比(bi)看脈沖(chong)數量是(shi)否異常(chang)♊。通過電(dian)壓值和(he)用量🌏的(de)綜合對(dui)比來判(pan)斷渦街(jie)流量計(ji)輸出是(shi)否正常(chang)。
2方案簡(jian)介
2.1硬件(jian)方案
　　爲(wei)了完成(cheng)脈沖計(ji)量及檢(jian)測，必須(xu)有一定(ding)的硬件(jian)作爲支(zhi)撐。本方(fang)法的檢(jian)測裝置(zhi)構成如(ru)圖1虛線(xian)部分所(suo)示,由濾(lü)波電路(lu)✍️、電源模(mo)塊、存儲(chu)單元、時(shi)鍾、遠程(cheng)通信模(mo)塊、人機(ji)交互界(jie)面和ARM組(zu)成。
 
　　濾波(bo)電路采(cai)用無源(yuan)濾波電(dian)路主要(yao)濾除幹(gan)擾信号(hao)使輸出(chu)🥵電壓紋(wen)波系數(shu)降低提(ti)高檢測(ce)正确率(lü)。電源🤞模(mo)塊采用(yong)多組電(dian)源供整(zheng)個檢測(ce)裝置工(gong)作特别(bie)注意的(de)是給A/D采(cai)集供電(dian)的是1%精(jing)度🙇🏻電源(yuan)，以保證(zheng)采集精(jing)☔度。
　　存儲(chu)模塊采(cai)用鐵電(dian)存儲器(qi)和Flash相結(jie)合的方(fang)式。由于(yu)要存儲(chu)一年㊙️的(de)流量數(shu)據數據(ju)量很大(da)。而且采(cai)樣數🌈據(ju)實時采(cai)集、實時(shi)保🙇‍♀️存讀(du)寫也相(xiang)當頻繁(fan)。Flash空間大(da),但讀寫(xie)次數有(you)限;鐵電(dian)讀♌寫速(su)度快、次(ci)數🈲多但(dan)容量小(xiao)。因此采(cai)用Flash和鐵(tie)電相😘結(jie)合的方(fang)式實時(shi)數📞據先(xian)存放☁️在(zai)鐵電中(zhong)定時将(jiang)鐵電中(zhong)的數據(ju)轉移至(zhi)Flash中。
時鍾(zhong)單元需(xu)自備電(dian)池防止(zhi)終端斷(duan)電後時(shi)鍾錯誤(wu)🌈。
　　遠程通(tong)信模塊(kuai)用來與(yu)數據中(zhong)心進行(hang)信息交(jiao)互将檢(jian)測結果(guo)以及異(yi)常信息(xi)等及時(shi)傳送給(gei)數據中(zhong)心。.
人機(ji)交互界(jie)面則用(yong)于現場(chang)顯示和(he)設置。
　　CPU是(shi)32位ARM硬件(jian)平台,自(zi)帶12bitA/D采集(ji)采集時(shi)間5μs3]。采集(ji)結束後(hou)CPU對采集(ji)的數據(ju)進行綜(zong)合處理(li)。
2.2軟件方(fang)案
　　軟件(jian)主要流(liu)程如圖(tu)2所示系(xi)統初始(shi)化之後(hou),主要進(jin)😘行🙇‍♀️數據(ju)采集、脈(mo)沖計數(shu)、脈沖檢(jian)測的循(xun)環。
 
2.2.1采集(ji)數據:
　　5μs采(cai)集1個點(dian)采集10個(ge)點後除(chu)去-一個(ge)最.大值(zhi)和一個(ge)最小值(zhi)[4]然後計(ji)算平均(jun)值。采集(ji)值≤(0.3x脈沖(chong)基準幅(fu)值),計1;采(cai)集值≥(0.7x脈(mo)沖基準(zhun)幅值)計(ji)2;其💁他情(qing)況計0。采(cai)集一個(ge)有效數(shu)據所需(xu)時間💜爲(wei)10x5μs=50μus,1s可采集(ji)20000個有‼️效(xiao)數據。每(mei)分鍾對(dui)上述檢(jian)測爲2的(de)電壓值(zhi)取平均(jun)計算脈(mo)沖幅值(zhi)，對所有(you)🔱電壓值(zhi)取平均(jun)計算脈(mo)沖平均(jun)值安裝(zhuang)調試完(wan)成後✍️需(xu)保存脈(mo)沖🚶‍♀️幅值(zhi)和平均(jun)值的基(ji)準值。
2.2.2脈(mo)沖計數(shu)
　　由于數(shu)據處理(li)時間爲(wei)1s與渦街(jie)流量計(ji)的輸出(chu)脈沖🏃‍♂️周(zhou)期☀️可能(neng)🍓不⛷️一緻(zhi)。每秒采(cai)集時有(you)些脈沖(chong)可能被(bei)截斷爲(wei)了避🐕免(mian)少計脈(mo)沖需要(yao)對脈沖(chong)進行處(chu)理。将上(shang)一秒最(zui)後一段(duan)💃🏻連續爲(wei)👣2的數字(zi)段及之(zhi)♻️後所有(you)的數字(zi)與本次(ci)數據合(he)并🌈-起進(jin)行處🌈理(li)。爲避免(mian)多計脈(mo)沖,對本(ben)次最後(hou)一段連(lian)續爲2及(ji)之後所(suo)有的數(shu)字不做(zuo)處理留(liu)待下一(yi)秒處理(li)。
　　脈沖統(tong)計時遍(bian)曆數據(ju)記錄找(zhao)出并記(ji)錄每段(duan)連續爲(wei)2的數字(zi)段🔴中的(de)2的數量(liang)和整條(tiao)數據記(ji)錄中爲(wei)2的數字(zi)段的總(zong)段數;取(qu)出一段(duan)數據段(duan)記爲基(ji)準對比(bi)段用其(qi)他數據(ju)段中數(shu)字2的數(shu)🏃🏻‍♂️量與之(zhi)對比記(ji)錄兩段(duan)數字2數(shu)量的差(cha)值‼️在3個(ge)之内的(de)總段數(shu)然後用(yong)每--段數(shu)據段爲(wei)基準對(dui)比段重(zhong)複本次(ci)操作;找(zhao)到差值(zhi)在3個之(zhi)内的個(ge)💰數最多(duo)的數據(ju)段,首先(xian)将此段(duan)與所有(you)差值在(zai)3個之内(nei)的數據(ju)段都計(ji)一個有(you)效脈沖(chong)并👉對這(zhe)些數據(ju)段中2的(de)數量做(zuo)平均平(ping)均值作(zuo)爲基準(zhun)數量并(bing)以此計(ji)算脈沖(chong)周期然(ran)後對不(bu)滿足差(cha)☎️值爲3的(de)數據段(duan)進行處(chu)💔理。處理(li)方法如(ru)下:
a.如果(guo)數據段(duan)中2的數(shu)量少于(yu)基準數(shu)量但落(luo)在應爲(wei)✏️高電👈平(ping)的時間(jian)段内認(ren)爲是一(yi)個有效(xiao)脈沖否(fou)則認爲(wei)是幹擾(rao)信号;
b.如(ru)果數據(ju)段中2的(de)數量多(duo)于基準(zhun)數量先(xian)判斷這(zhe)些數據(ju)段落在(zai)🍉多少個(ge)周期内(nei),有多少(shao)個周期(qi)計多少(shao)個有效(xiao)脈沖。
得(de)出有效(xiao)脈沖後(hou),對上述(shu)所有有(you)效脈沖(chong)的周期(qi)進行判(pan)斷判斷(duan)和相鄰(lin)的數據(ju)段是否(fou)落在相(xiang)同周期(qi)内。如果(guo)相同則(ze)應減去(qu)相同周(zhou)期的個(ge)數最終(zhong)得出有(you)效脈沖(chong)總數即(ji)爲這一(yi)-秒的脈(mo)沖數。
2.2.3脈(mo)沖檢測(ce)
　　脈沖檢(jian)測包括(kuo)電壓值(zhi)對比和(he)流量的(de)保存與(yu)對比⭕兩(liang)部分。
　　每(mei)分鍾對(dui)上述檢(jian)測爲2的(de)電壓值(zhi)取平均(jun)與初始(shi)記錄的(de)每分鍾(zhong)幅值對(dui)比如果(guo)當前幅(fu)值介于(yu)初始幅(fu)值的0.85~1.15倍(bei)之🏃🏻‍♂️間認(ren)爲脈沖(chong)幅💜值正(zheng)常否則(ze)記一次(ci)異常連(lian)續5次異(yi)常,則認(ren)爲脈沖(chong)幅值異(yi)常;每分(fen)鍾對上(shang)述🏃所有(you)的電壓(ya)值取平(ping)均然後(hou)與初始(shi)記錄的(de)每分鍾(zhong)均值作(zuo)對比📐,如(ru)果當前(qian)均值介(jie)于初始(shi)均值的(de)0.85~1.15倍之間(jian)認爲脈(mo)沖.均值(zhi)正常,否(fou)則記✉️一(yi)次異常(chang)。連續5次(ci)異常則(ze)認爲脈(mo)沖均值(zhi)異常。
　　設(she)備保存(cun)一年的(de)流量記(ji)錄每秒(miao)流量計(ji)量出來(lai)之後與(yu)一年前(qian)同期的(de)流量對(dui)比如果(guo)變化不(bu)多則用(yong)當前流(liu)量值替(ti)換前一(yi)年的流(liu)量值。如(ru)果變化(hua)較大💘計(ji)一次👉流(liu)量異常(chang)。連續3min流(liu)量異常(chang)則認爲(wei)流量異(yi)常。流量(liang)異常時(shi)暫不替(ti)換前一(yi)年流量(liang)待人工(gong)确認。如(ru)果是正(zheng)常使用(yong)則替換(huan)前一年(nian)流量否(fou)則保持(chi)前一年(nian)流量不(bu)變。
3結束(shu)語
　　該方(fang)法檢測(ce)脈沖式(shi)渦街流(liu)量計的(de)脈沖數(shu)量,通過(guo)軟硬件(jian)二次濾(lü)波可有(you)效濾除(chu)幹擾脈(mo)沖保證(zheng)檢測正(zheng)确。通過(guo)對檢測(ce)結果的(de)🛀綜合判(pan)斷可了(le)解脈沖(chong)輸入的(de)情況依(yi)此了解(jie)脈沖式(shi)渦街流(liu)量計的(de)工作狀(zhuang)态确保(bao)脈🈲沖式(shi)渦街流(liu)量計工(gong)🤞作在狀(zhuang)态🐕保證(zheng)系統檢(jian)測的正(zheng)确👉率。發(fa)現異常(chang)情況後(hou)及時🎯進(jin)行提示(shi),可确保(bao)各方的(de)合💚法利(li)益不受(shou)侵害。

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