基于LabVIEW的FFT光纤涡轮流量测量系统研究.pdf

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1、2015年仪表技术与20l5第lI期InstrumentTechniqueNo．11基于LabVIEW的FFT光纤涡轮流量测量系统研究杜玉环，郭迎清，薛海东，张小栋，丁毅(1．西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072；2．西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049；3．中航工业航空动力机械研究所，湖南株洲412002)摘要：光纤式涡轮流量计是一种应用前景广阔的流量测量装置。文中在分析光电频率信号处理方法的基础上，采用了FFT频谱分析法在LabVIEW软件中开发了仿真测试平台，通过仿真分析，验证了该方法在频率测量应用中具有抗干扰性强和高精度等优

2、点；并进一步搭建了流量模拟测试系统进行实验，通过软硬件的结合，实验验证了该流量测试系统能够达到0．5％以上的测试精度。关键词：涡轮流量计；光纤传感器；频率；FFT中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)11—0056—03FiberTurbineFlowMeasurementSystemwithFFTBased0nLabVIEWDUYu—Man，GUOYing—qing，XUEHai—dong。，ZHANGXiao—dong，DINGYi(1．SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPol

3、ytechnicalUniversity，Xi’an710072，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China；3．AVICAviationPowerMachineryResearchInstitute，Zhuzhou412002．China)Abstract：Fiberturbineflowmeterhasbroadprospectsinflowmeasurement．Basedontheanalysisofmethodsaboutphot

4、oe—tectricfrequencysignalprocessing。theFFTspectrumanalysismethodwasadoptedinthispaper．Andthen．asimulationtestingsystemwasdevelopedintheLabVIEW．Themethodwasprovedwithstronganti—interferenceandhighaccuracyinfrequencymeas—urementbysimulationanalysis．Further，theflowexperimentsystemwa

5、sbuiltbycombininghardwareandsoftware．Bymeansofexperiment．ithasbeenverifiedtheaccuracyoftheflowmeasurementsystemcanreaehhigherthan0．5％．Keywords：turbineflowmeter；fiberoptical；frequency；FFT0引言强，精度较高。而徐科军等在对涡街流量计的信号进行数字电磁式涡轮流量计是目前在液体流量测量中使用较为广处理的时候，也采用了快速傅里叶变换(FFT)的功率谱分析方泛的一种测量装置，但是它

6、在小流量的测量中容易出现阻力损法在DSP中实现了频率的测量。因此，快速傅里叶变换的方法失大而卡死转的情况。而光纤传感器近些年发展迅速，应用在频率的测量中是一种行之有效的方法。一方面，频谱分析法1一分广泛。，因此将强度反射式光纤和涡轮流量计相结合为能够有效抑制干扰信号对频率测量的影响；另一方面，频谱分流量检测提供了一种新思路。将光纤探头安装在涡轮顶端，随析法在频率测量时不存在触发信号电平闽值的问题，所以测晕着涡轮转动，叶片将影响反射光强而产生光脉冲信号。而体积精度较高。流量与转动频率有这样的对应关系q=f／K，其中K为仪表系本文将在分析和研究频谱分析法的基

7、础J一，在LabVIEW数。李质勇等提出厂一种光纤涡轮流量计，给出了整体结环境下采用FFT方法建立频率仿真系统，对于频率可调的仿真构设计，除了光纤传感器部分，其他部件与传统电磁式涡轮流信号进行频率测量分析。进一步，为了验证此法的正确性，本量计结构基本相同，其中指出光纤涡轮流量计输出信号为频率文将在实验室中搭建模拟流量信号的测试系统，通过实验验证信号因此涡轮转动频率的测量是否准确对于流量测量十分来分析该测试方法在流量测量中的应用。重要。频率的传统测量方法有测频法、测周法和测频测周法，1频谱分析法的核心fIJ对于带有强干扰的周期信号，用传统的计数方法进行测量

8、是基于频谱分析法测量涡轮转动频率的核心是傅里叶变换。极其困难的，其主要原因有两个