基于MSP430的低功耗数字涡街流量计研究

《基于MSP430的低功耗数字涡街流量计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文摘要涡街流量计因其介质适应性强、可靠性高、压力损失小、量程比宽等优点，在许多行业中得到了广泛应用。但涡街流量计还存在一些问题，特别是在低流速、小流量的情况下，涡街流量计受到多种干扰噪声的影响，其涡街信号的信噪比很低，难以实现精确测量，导致涡街流量计在实际应用中测量下限比较高，模拟涡街的量程比只有l：10，与1：100的理论量程比要相差很多。邢娟和段瑞峰研究成功的基于MSP430单片机和DSP双核处理系统的脉冲输出型数字涡街流量计虽然可有效扩展测量下限，但由于采用双核结构，功耗高。本课题基于MSP430单片机单核结构对数字涡街进一步深入研究，在保证测量精度与实时性地基础

2、上降低了系统整体功耗，实现了4---20mA两线制模拟量输出。针对水蒸汽质量流量测量，本课题采用了IAPWS．IF97公式对水蒸汽的流量测量进行密度补偿，克服了传统水蒸汽密度补偿方法不能适应工况大范围变化或不能满足精度要求的缺陷，提高了测量的精度。使涡街流量计适用于水蒸汽质量流量的测量，拓宽了涡街流量计的适用范围。本课题设计的基于MSP430单片机的数字涡街流量计是致力于推向市场的产品。因此在设计方面本着低功耗、集成化的原则在功能上力求完善。针对工业现场可能出现的各种复杂干扰，本着可靠性原则，采用了电源监控、看门狗、软件滤波等软硬件措施。针对在许多化工工业过程中需要测量的

3、一些易燃易爆的工艺介质，为保证系统的安全性，重点设计保护电路，实现电路的三重保护，达到本质安全型防爆要求。该数字涡街系统在天津大学水流量实验装置和音速喷嘴装置上进行了实验，结果表明该系统在提高精度的同时，降低了测量下限，最终扩展了量程比。DN25水实验量程比可达l：27，DN25气体实验量程比可达1：40。本课题研究在天津大学流量实验室研究基础上，设计一款测量精度高、系统功耗低、响应速度快、测量介质广、各种功能完善、可靠性高、本质安全的数字涡街流量计。关键词：涡街流量计；低功耗；蒸汽测量；MSP430ABSTRACTVortexflowmeteriswidelyuseda

4、ccordingtoitsadvantagesofbetteradaptability,higherreliability,lowerpressureloss，widerrangeratioandSOon．However,lotsofproblemsremain，especiallyontheconditionoflowerflowrate，vortexflowmeterisinfluencedbymanykindsofinterferencenoises，signal-to—noiserateislowandmeasurementishardtorealize，whic

5、hcausethemeasurementlowerlimitisratherhigherinapplicationsandrangeratioofsimulatedvortexisonly1：10，muchfurtherawayfromthetheoreticrangeratioof1：100．ThepulseoutputtypedigitalvortexflowmeterbasedonMSP430MCUandDSPduel—coreprocessingsystemwhichsuccessfullydevelopedbyXingJuanandDuanRuifengcane

6、xtendmeasurementlowerlimiteffectivelythough，whilepowerconsumptioncouldbequithighbecauseofusingduel．corestructure．Inthisproject，afurtherresearchofdigitalvortexbasedonMSP430MCUandsingle—corestructureisprocessed，totalsystempowerlossisreducedguaranteeingthemeasurementprecisionandrealtime，4-20

7、mAdoublelineanalogoutputisrealized．Forthemeasurementofsteamqualityflowrate，inthisprojectIAPWS-IF97formulaisusedtododensitycompensationtosteamflowratemeasurement，thedisadvantagethattraditionalsteamdensitycompensationmethodcannotfitthewiderangeofchangesinindustrialcon