[發明專利]基于雙傳感器的抗強干擾的數字渦街流量計

有效

• 申請號: 200910185439.5
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN101701834A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 徐科軍;羅清林;王剛;劉三山;康一波;石磊;徐銀江
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;重慶川儀自動化股份有限公司
• 主分類號: G01F1/32
• 分類號: G01F1/32
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 范克明

1.基于雙傳感器的抗強干擾的數字渦街流量計，由流量傳感器、振動傳感器、模擬 輸入模塊、模擬輸出模塊、單片機系統、脈沖輸出模塊、與外部單片機通信的通信模塊、 人機接口模塊、電源模塊、外部看門狗和軟件組成，其特征在于：流量傳感器信號和振動 傳感器信號分別通過模擬輸入模塊，適當放大,再由低通濾波去掉高頻分量后，由單片機 系統的模數轉換器完成信號的采樣，并由單片機的計算模塊對采樣的信號進行分析處理， 得到流量值；最后，模擬輸出模塊和脈沖輸出模塊分別將流量測量結果通過電流、脈沖向 外發送，或者通過通信模塊將流量測量值傳遞給外部單片機；計算模塊中采用頻域相減和 計算頻率方差相結合的方法計算瞬時頻率；比較流量傳感器和振動傳感器中信號的個數； 當流量傳感器輸出信號中頻譜峰值的個數減去振動傳感器輸出信號中頻譜峰值的個數大 于或等于1時，認為有流量且其頻率與振動頻率不同，切換到頻域相減的方法；當流量傳 感器輸出信號中頻譜峰值的個數減去振動傳感器輸出信號中頻譜峰值的個數等于0時，切 換到計算頻率方差的方法；假設不同時刻的同一個信號的頻率取值為f₁，f₂，...，f_n，其 均值為則方差的計算公式為

D(x)=Σi=1n(fi-f‾)2n---(1)]]>

根據式（1）計算出頻率方差后，再與頻率方差閾值比較，當小于等于該閾值時，認 為是噪聲；當大于該閾值時，認為是流量信號與噪聲信號疊加；根據現場實驗的數據來確 定頻率方差閾值；不僅設置截止幅值、截止頻率，還設定動態的幅值閾值；由于渦街流量 傳感器輸出頻率與幅值近似于平方關系，所以，每個頻率所對應的幅值可以推算出來；但 是在實際中，幅值跳動比較大；所以，設定每個頻率所對應的幅值的一半為幅值的閾值， 以便能夠檢測到小流量信號，并且可以排除干擾。

2.如權利要求1所述的基于雙傳感器的抗強干擾的數字渦街流量計，其特征在于： 在測量之前，通過正常情況下的標定實驗，根據頻率與幅值之間對應的數據，用Matlab 計算軟件擬合出頻率與幅值的閾值之間的關系式，如式(2)所示，

Y＝AX²+BX+C????(2)

式中，系數A、B、C為常量，X為頻率，Y為幅值的閾值，即在測量之前，將系數A、 B、C求出來；同時，確定截止幅值和截止頻率。

3.如權利要求2所述的基于雙傳感器的抗強干擾的數字渦街流量計，其特征在于： 在測量中，首先要確定流量傳感器輸出信號中存在的不同頻率信號的個數；對于流量傳感 器，根據頻譜分析得到的頻率，通過式(2)計算出相應頻率點處幅值的閾值；然后，用計 算出來的幅值譜的峰值與截止幅值、幅值譜的峰值與幅值的閾值、頻率與截止頻率相比較， 只有當這三者的比較結果同時為大于時，才能算作一個峰值，即才算作存在一個頻率的信 號。

4.如權利要求3所述的基于雙傳感器的抗強干擾的數字渦街流量計，其特征在于： 確定振動傳感器輸出信號中存在的不同頻率信號的個數；只需要判斷振動傳感器在這些頻 率點處是否存在信號；由于振動傳感器也可以感受到微弱的流量信號，如果只與截止幅值 相比較，可能會認為有信號，這可能造成算法選擇的失誤；但是，設定幅值的閾值后，由 于其幅值均小于閾值，就認為沒有信號，這樣就保證了算法選擇的正確。