摘要：介紹了一種脈沖式渦街流量計(jì)計(jì)數(shù)檢測(cè)方法以ARM為核心軟硬件二次濾波后計(jì)量脈沖數(shù)量。同時(shí)對(duì)脈沖幅值、脈沖周期及脈沖輸入規(guī)律等進(jìn)行綜合對(duì)比判斷脈沖輸入的狀態(tài)是否正常從而確保脈沖計(jì)量正確。
由于渦街流量計(jì)"具有測(cè)量精度高、量程寬、測(cè)量介質(zhì)廣泛、工作溫度高(介質(zhì)溫度可達(dá).350℃)、耐腐蝕以及可靠性高等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于石油、化工、輕工及動(dòng)力供熱等行業(yè)工業(yè)管道介質(zhì)(如氣體、液體及蒸汽等)流體流量的測(cè)量多種介質(zhì)。渦街流量計(jì)一般測(cè)蒸汽、水等介質(zhì)的比較多比如熱電廠發(fā)電會(huì)產(chǎn)生蒸汽而蒸汽可以供暖和生產(chǎn)重復(fù)使用這樣熱電廠就可以對(duì)外售賣蒸汽。所以要安裝流量計(jì)來測(cè)量輸出給用戶多少蒸汽，也就是得測(cè)蒸汽的流量因此測(cè)量必須正確。渦街流量計(jì)的檢測(cè)結(jié)果有模擬信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出而脈沖式渦街流量計(jì)的檢測(cè)結(jié)果以脈沖方式輸出傳統(tǒng)的計(jì)量方法采用濾波器濾波后由計(jì)數(shù)器來計(jì)量脈沖數(shù)量從而計(jì)算流量。但這種方式只能計(jì)量脈沖數(shù)量對(duì)脈沖出現(xiàn)的異常情況(如設(shè)備故障或者人為原因)等不能進(jìn)行判別更不能及時(shí)反饋。而脈沖出現(xiàn)異常將導(dǎo)致流量計(jì)量不正確最終直接影響雙方利益。因此迫切需要一種全新的方法不僅可以計(jì)量脈沖數(shù)量而且當(dāng)脈沖出現(xiàn)異常狀況時(shí)也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。
1檢測(cè)方法
脈沖式渦街流量計(jì)計(jì)數(shù)檢測(cè)方法采用A/D采樣配合軟件處理的方法對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)和判別。利用高速A/D采集脈沖輸入口的電壓幅值和平均值軟件濾波后根據(jù)采集結(jié)果統(tǒng)計(jì)脈沖數(shù)量;將--段時(shí)間內(nèi)采集的電壓幅值和平均值與渦街流量計(jì)最初安裝時(shí)的正常電壓幅值和平均值進(jìn)行對(duì)比以判斷脈沖輸出電壓是否正常;保存一年的計(jì)量數(shù)據(jù)每次計(jì)量結(jié)果與-年前同期相比看脈沖數(shù)量是否異常。通過電壓值和用量的綜合對(duì)比來判斷渦街流量計(jì)輸出是否正常。
2方案簡(jiǎn)介
2.1硬件方案
為了完成脈沖計(jì)量及檢測(cè)，必須有一定的硬件作為支撐。本方法的檢測(cè)裝置構(gòu)成如圖1虛線部分所示,由濾波電路、電源模塊、存儲(chǔ)單元、時(shí)鐘、遠(yuǎn)程通信模塊、人機(jī)交互界面和ARM組成。
濾波電路采用無源濾波電路主要濾除干擾信號(hào)使輸出電壓紋波系數(shù)降低提高檢測(cè)正確率。電源模塊采用多組電源供整個(gè)檢測(cè)裝置工作特別注意的是給A/D采集供電的是1%精度電源，以保證采集精度。
存儲(chǔ)模塊采用鐵電存儲(chǔ)器和Flash相結(jié)合的方式。由于要存儲(chǔ)一年的流量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量很大。而且采樣數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)保存讀寫也相當(dāng)頻繁。Flash空間大,但讀寫次數(shù)有限;鐵電讀寫速度快、次數(shù)多但容量小。因此采用Flash和鐵電相結(jié)合的方式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)先存放在鐵電中定時(shí)將鐵電中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至Flash中。
時(shí)鐘單元需自備電池防止終端斷電后時(shí)鐘錯(cuò)誤。
遠(yuǎn)程通信模塊用來與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信息交互將檢測(cè)結(jié)果以及異常信息等及時(shí)傳送給數(shù)據(jù)中心。.
人機(jī)交互界面則用于現(xiàn)場(chǎng)顯示和設(shè)置。
CPU是32位ARM硬件平臺(tái),自帶12bitA/D采集采集時(shí)間5μs3]。采集結(jié)束后CPU對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理。
2.2軟件方案
軟件主要流程如圖2所示系統(tǒng)初始化之后,主要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、脈沖計(jì)數(shù)、脈沖檢測(cè)的循環(huán)。
2.2.1采集數(shù)據(jù):
5μs采集1個(gè)點(diǎn)采集10個(gè)點(diǎn)后除去-一個(gè)最.大值和一個(gè)最小值[4]然后計(jì)算平均值。采集值≤(0.3x脈沖基準(zhǔn)幅值),計(jì)1;采集值≥(0.7x脈沖基準(zhǔn)幅值)計(jì)2;其他情況計(jì)0。采集一個(gè)有效數(shù)據(jù)所需時(shí)間為10x5μs=50μus,1s可采集20000個(gè)有效數(shù)據(jù)。每分鐘對(duì)上述檢測(cè)為2的電壓值取平均計(jì)算脈沖幅值，對(duì)所有電壓值取平均計(jì)算脈沖平均值安裝調(diào)試完成后需保存脈沖幅值和平均值的基準(zhǔn)值。
2.2.2脈沖計(jì)數(shù)
由于數(shù)據(jù)處理時(shí)間為1s與渦街流量計(jì)的輸出脈沖周期可能不一致。每秒采集時(shí)有些脈沖可能被截?cái)酁榱吮苊馍儆?jì)脈沖需要對(duì)脈沖進(jìn)行處理。將上一秒最后一段連續(xù)為2的數(shù)字段及之后所有的數(shù)字與本次數(shù)據(jù)合并-起進(jìn)行處理。為避免多計(jì)脈沖,對(duì)本次最后一段連續(xù)為2及之后所有的數(shù)字不做處理留待下一秒處理。
脈沖統(tǒng)計(jì)時(shí)遍歷數(shù)據(jù)記錄找出并記錄每段連續(xù)為2的數(shù)字段中的2的數(shù)量和整條數(shù)據(jù)記錄中為2的數(shù)字段的總段數(shù);取出一段數(shù)據(jù)段記為基準(zhǔn)對(duì)比段用其他數(shù)據(jù)段中數(shù)字2的數(shù)量與之對(duì)比記錄兩段數(shù)字2數(shù)量的差值在3個(gè)之內(nèi)的總段數(shù)然后用每--段數(shù)據(jù)段為基準(zhǔn)對(duì)比段重復(fù)本次操作;找到差值在3個(gè)之內(nèi)的個(gè)數(shù)最多的數(shù)據(jù)段,首先將此段與所有差值在3個(gè)之內(nèi)的數(shù)據(jù)段都計(jì)一個(gè)有效脈沖并對(duì)這些數(shù)據(jù)段中2的數(shù)量做平均平均值作為基準(zhǔn)數(shù)量并以此計(jì)算脈沖周期然后對(duì)不滿足差值為3的數(shù)據(jù)段進(jìn)行處理。處理方法如下:
a.如果數(shù)據(jù)段中2的數(shù)量少于基準(zhǔn)數(shù)量但落在應(yīng)為高電平的時(shí)間段內(nèi)認(rèn)為是一個(gè)有效脈沖否則認(rèn)為是干擾信號(hào);
b.如果數(shù)據(jù)段中2的數(shù)量多于基準(zhǔn)數(shù)量先判斷這些數(shù)據(jù)段落在多少個(gè)周期內(nèi),有多少個(gè)周期計(jì)多少個(gè)有效脈沖。
得出有效脈沖后,對(duì)上述所有有效脈沖的周期進(jìn)行判斷判斷和相鄰的數(shù)據(jù)段是否落在相同周期內(nèi)。如果相同則應(yīng)減去相同周期的個(gè)數(shù)最終得出有效脈沖總數(shù)即為這一-秒的脈沖數(shù)。
2.2.3脈沖檢測(cè)
脈沖檢測(cè)包括電壓值對(duì)比和流量的保存與對(duì)比兩部分。
每分鐘對(duì)上述檢測(cè)為2的電壓值取平均與初始記錄的每分鐘幅值對(duì)比如果當(dāng)前幅值介于初始幅值的0.85~1.15倍之間認(rèn)為脈沖幅值正常否則記一次異常連續(xù)5次異常,則認(rèn)為脈沖幅值異常;每分鐘對(duì)上述所有的電壓值取平均然后與初始記錄的每分鐘均值作對(duì)比,如果當(dāng)前均值介于初始均值的0.85~1.15倍之間認(rèn)為脈沖.均值正常,否則記一次異常。連續(xù)5次異常則認(rèn)為脈沖均值異常。
設(shè)備保存一年的流量記錄每秒流量計(jì)量出來之后與一年前同期的流量對(duì)比如果變化不多則用當(dāng)前流量值替換前一年的流量值。如果變化較大計(jì)一次流量異常。連續(xù)3min流量異常則認(rèn)為流量異常。流量異常時(shí)暫不替換前一年流量待人工確認(rèn)。如果是正常使用則替換前一年流量否則保持前一年流量不變。
3結(jié)束語(yǔ)
該方法檢測(cè)脈沖式渦街流量計(jì)的脈沖數(shù)量,通過軟硬件二次濾波可有效濾除干擾脈沖保證檢測(cè)正確。通過對(duì)檢測(cè)結(jié)果的綜合判斷可了解脈沖輸入的情況依此了解脈沖式渦街流量計(jì)的工作狀態(tài)確保脈沖式渦街流量計(jì)工作在狀態(tài)保證系統(tǒng)檢測(cè)的正確率。發(fā)現(xiàn)異常情況后及時(shí)進(jìn)行提示,可確保各方的合法利益不受侵害。
以上內(nèi)容源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)聯(lián)系即刪除!
