[發明專利]渦街流量計的自適應信號處理電路及其信號處理方法

有效

• 申請號: 201010168293.6
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101825485A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 王亞勝
• 申請（專利權）人: 上海肯特儀表股份有限公司
• 主分類號: G01F1/32
• 分類號: G01F1/32
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 林煒

技術領域

本發明涉及流量計的技術，特別是涉及一種渦街流量計的自適應信號處理電路及其信號處理方法的技術。

背景技術

渦街流量計主要用于工業管道介質流體的流量測量，渦街流量計在實際應用中會因測量氣液介質不同，現場安裝精度及配管精度、直管段長度不足而導致信號頻譜中普遍存在較強的低頻擾動，其它如流動噪音、共振干擾、管道機械振動等各類干擾信號覆蓋整個信號頻譜范圍。由于渦街流量信號具備信號頻譜寬、最程比范圍大以及渦街信號的強度正比于渦街信號頻率的平方的特點，因此信號幅度的差異高達10000倍。

如圖3所示，傳統的渦街信號處理電路都根據渦街信號固有的幅頻特性，流量傳感器采集的信號經電荷放大器后，采用一階濾波放大、限幅放大的電路方式，將信號幅度放大到相同水平，以便后級電路進行頻率檢測。這種傳統的渦街信號處理電路處理1∶100量程范圍的渦街信號時，會由于濾波頻率固定而導致低頻干擾信號被大幅度放大，使得真正的渦街信號被淹沒，從而導致后級頻率檢測電路產生“丟波”或“削波”現象，甚至將低頻干擾信號錯誤地識別為流量信號，導致渦街信號的精度大幅下降，而且限幅電路本質上的強烈非線性則會導致信號諧波的大量產生，并令各頻率分量互調，使得信號頻譜劣化、干擾甚至破壞真實渦街信號頻率的拾取，也會降低渦街信號的精度。因此，傳統的渦街信號處理電路僅可處理約1∶5量程范圍的渦街信號，從而限制了其應用，不能直正實現全口徑精確測量。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種量程范圍大、抗干擾能力強、測量精度高，能實現全口徑精確測量的渦街流量計的自適應信號處理電路及其信號處理方法。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種渦街流量計的自適應信號處理電路，包括渦街流量傳感器，其特征在于：還包括可變頻率增益濾波芯片、施密特觸發器、電平轉換三極管、第一整形芯片、第二整形芯片、鎖相環芯片和計數器；

所述可變頻率增益濾波芯片設有信號輸入端、信號輸出端和時鐘輸入端；

所述鎖相環芯片設有信號輸入端、信號輸出端和比相輸入端；

所述計數器設有信號輸入端和分頻信號輸出端；

所述渦街流量傳感器的輸出信號分成兩路，其中一路經濾波反饋放大電路接入可變頻率增益濾波芯片的信號輸入端，另一路依次經施密特觸發器、電平轉換三極管、第一整形芯片接入鎖相環芯片的信號輸入端；

所述鎖相環芯片的信號輸出端連接計數器的信號輸入端，并經第二整形芯片連接可變頻率增益濾波器的時鐘輸入端，所述計數器的分頻信號輸出端接到鎖相環芯片的比相輸入端。

本發明所提供的渦街流量計的自適應信號處理電路的信號處理方法，其特征在于：利用渦街流量傳感器采集渦街信號，并將所采集的渦街信號分兩路輸出，第一路渦街信號經濾波反饋放大電路輸入可變頻率增益濾波芯片，第二路渦街信號先經施密特觸發器轉換成方波信號，再經電平轉換三極管進行電平轉換、經第一整形芯片進行整形處理后輸入鎖相環芯片，然后再由鎖相環芯片和計數器進行倍頻處理后轉換為倍頻方波，然后再經第二整形芯片進行整形處理后接到可變頻率增益濾波器的時鐘輸入端，可變頻率增益濾波芯片根據接收到的倍頻方波自適應改變處理第一路渦街信號的濾波中心頻率和增益，并通過其信號輸出端輸出處理后渦街信號。

本發明提供的渦街流量計的自適應信號處理電路及其信號處理方法，將渦街信號分成兩路，第一路作為可變頻率增益濾波芯片的輸入，第二路通過施密特觸發器、電平轉換三極管、第一整形芯片、鎖相環芯片和計數器轉換為與第一路信號的頻率及信號強度相對應的控制信號控制可變頻率增益濾波芯片的濾波中心頻率和增益，針對不同口徑不同介質的全信號頻譜范圍的噪聲信號，可變頻率增益濾波芯片的濾波中心頻率能從1HZ至3KHz的范圍內自適應的調整，不會導致低頻干擾信號被大幅度放大，能避免后級頻率檢測電路產生“丟波”或“削波”現象，電路輸出信號頻譜與原始信號相比不會產生明顯變化，而且針對不同強度的信號，可變頻率增益濾波芯片能自適應調整輸出電平，能避免信噪比的下降，確保信號穩定；因此，本發明具有量程范圍大、抗干擾能力強、測量精度高的特點，能實現全口徑精確測量。

附圖說明

圖1是本發明實施例的渦街流量計的自適應信號處理電路的結構框圖；

圖2是本發明實施例的渦街流量計的自適應信號處理電路的電路圖；

圖3是現有的渦街信號處理電路的電路圖。

具體實施方式