摘要(yao)：介紹了一(yi)種脈沖式(shi)渦街流量(liang)計 計數檢(jian)測方法以(yi)ARM爲核心軟(ruan)硬件二次(ci)濾波後計(ji)量♉脈沖數(shu)量⭐。同時對(dui)脈沖幅值(zhi)、脈沖周期(qi)及脈沖輸(shu)入規律🐆等(deng)進行綜合(he)對比判斷(duan)脈沖輸入(ru)的狀态是(shi)否正常從(cong)而确保脈(mo)沖計🛀量正(zheng)确。
　　由于 渦(wo)街流量計(ji) "具有測量(liang)精度高、量(liang)程寬、測量(liang)介質廣泛(fan)、工作溫度(du)高(介質溫(wen)度可達.350℃)、耐(nai)腐蝕以及(ji)可靠性高(gao)等特點廣(guang)🌈泛應用于(yu)石油💰、化工(gong)、輕工及動(dong)力供熱等(deng)行業工業(ye)管道介質(zhi)(如氣體、液(ye)體及蒸汽(qi)等)流體流(liu)量的測量(liang)多種介質(zhi)。渦街流量(liang)計一般測(ce)蒸汽、水等(deng)介質的比(bi)👨‍❤️‍👨較多比如(ru)熱電廠發(fa)電會産生(sheng)蒸汽而蒸(zheng)汽可以供(gong)🥵暖和生産(chan)重複使用(yong)這樣熱電(dian)🔆廠就可以(yi)對外售賣(mai)蒸汽。所以(yi)要安裝流(liu)量計來測(ce)量輸出給(gei)用戶多少(shao)蒸汽，也就(jiu)是得測蒸(zheng)汽的流量(liang)因此測量(liang)必須正确(que)。渦街流量(liang)計的檢測(ce)結果有模(mo)拟信号,也(ye)有數字脈(mo)🈲沖信号輸(shu)出而脈🌈沖(chong)式渦街流(liu)量計的檢(jian)‼️測結果以(yi)🔞脈沖方式(shi)輸出傳統(tong)的計✂️量方(fang)法采用濾(lü)波器濾波(bo)後由計數(shu)器來計量(liang)脈沖數量(liang)從而計算(suan)流量。但這(zhe)種方式隻(zhi)能計量脈(mo)沖數量對(dui)脈沖出現(xian)的異常情(qing)況(如設備(bei)故障或者(zhe)♌人爲原因(yin))等不能進(jin)行判别更(geng)⭐不能及時(shi)反饋。而脈(mo)沖出現異(yi)常将導緻(zhi)流量計量(liang)不正确最(zui)終直接影(ying)響雙方利(li)益。因此迫(po)切需要一(yi)種全新的(de)方法不僅(jin)可以計量(liang)脈沖數量(liang)而且當脈(mo)沖出現異(yi)常狀況時(shi)也可以及(ji)時發現。
1檢(jian)測方法
　　脈(mo)沖式渦街(jie)流量計計(ji)數檢測方(fang)法采用A/D采(cai)樣配合軟(ruan)件處理的(de)方法對脈(mo)沖進行計(ji)數和判别(bie)。利用高速(su)A/D采集脈沖(chong)輸入口📧的(de)電壓幅值(zhi)和平均值(zhi)軟件濾波(bo)後根據采(cai)集🏒結果統(tong)🌈計脈沖數(shu)量;将--段時(shi)間内采♌集(ji)的電壓幅(fu)值和平均(jun)值與渦街(jie)流量計最(zui)初安裝時(shi)的正常電(dian)壓幅值和(he)平🤞均值進(jin)行對比以(yi)判斷脈🏃🏻沖(chong)輸出電壓(ya)是‼️否正常(chang);保存一年(nian)的計量數(shu)據每次計(ji)量結果與(yu)-年前同期(qi)相🈲比看脈(mo)沖數量是(shi)否異常。通(tong)過電壓值(zhi)和用量的(de)綜合對比(bi)來判📱斷渦(wo)街流量計(ji)輸出是否(fou)正常。
2方案(an)簡介
2.1硬件(jian)方案
　　爲了(le)完成脈沖(chong)計量及檢(jian)測，必須有(you)一定的硬(ying)件作爲支(zhi)💯撐。本方✉️法(fa)的檢測裝(zhuang)置構成如(ru)圖1虛線部(bu)分所示,由(you)🔱濾波電路(lu)、電源模塊(kuai)、存儲單元(yuan)、時鍾、遠程(cheng)通信模塊(kuai)、人機交互(hu)界面和✏️ARM組(zu)成。
 
　　濾波電(dian)路采用無(wu)源濾波電(dian)路主要濾(lü)除幹擾信(xin)号使輸出(chu)電壓紋波(bo)系數降低(di)提高檢測(ce)正确率。電(dian)源🔴模塊采(cai)用多組🌈電(dian)源🈲供整個(ge)檢測裝置(zhi)工作特别(bie)注意的是(shi)⛷️給A/D采集供(gong)電的❄️是1%精(jing)度電源，以(yi)保證采集(ji)精度。
　　存儲(chu)模塊采用(yong)鐵電存儲(chu)器和Flash相結(jie)合的方式(shi)。由于要存(cun)儲一年的(de)流量數據(ju)數據量很(hen)大。而且采(cai)樣數據實(shi)時采集、實(shi)時保🔞存讀(du)🈲寫也相當(dang)頻繁。Flash空間(jian)大,但讀寫(xie)次數有限(xian);鐵電讀🍉寫(xie)速度快、次(ci)數多但容(rong)量小。因此(ci)采用♋Flash和鐵(tie)電相結合(he)的方式實(shi)時數據先(xian)存放🏃🏻在鐵(tie)電中定時(shi)将鐵電中(zhong)🈚的數據轉(zhuan)移至Flash中。
時(shi)鍾單元需(xu)自備電池(chi)防止終端(duan)斷電後時(shi)鍾錯誤。
　　遠(yuan)程通信模(mo)塊用來與(yu)數據中心(xin)進行信息(xi)交互将檢(jian)測結果以(yi)及異常信(xin)息等及時(shi)傳送給數(shu)據中心。.
人(ren)機交互界(jie)面則用于(yu)現場顯示(shi)和設置。
　　CPU是(shi)32位ARM硬件平(ping)台,自帶12bitA/D采(cai)集采集時(shi)間5μs3]。采集結(jie)束後CPU對☁️采(cai)集的數據(ju)進行綜合(he)處理。
2.2軟件(jian)方案
　　軟件(jian)主要流程(cheng)如圖2所示(shi)系統初始(shi)化之後,主(zhu)要進🏃行數(shu)據采集、脈(mo)沖計數、脈(mo)沖檢測的(de)循環。
 
2.2.1采集(ji)數據:
　　5μs采集(ji)1個點采集(ji)10個點後除(chu)去-一個最(zui).大值和一(yi)個最小值(zhi)[4]然後計算(suan)平均值。采(cai)集值≤(0.3x脈沖(chong)基準幅值(zhi)),計1;采集值(zhi)≥(0.7x脈沖基準(zhun)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻幅值)計2;其(qi)他情況計(ji)0。采集一個(ge)有效☁️數據(ju)所♈需時間(jian)爲10x5μs=50μus,1s可采🙇🏻集(ji)20000個有效數(shu)據。每分鍾(zhong)對上述檢(jian)測爲2的電(dian)壓值取平(ping)均計算脈(mo)沖幅值，對(dui)所有電壓(ya)值取平均(jun)計算脈沖(chong)平均值安(an)裝調試完(wan)成後🏃‍♀️需保(bao)存脈沖幅(fu)值和平均(jun)值的基準(zhun)值。
2.2.2脈沖計(ji)數
　　由于數(shu)據處理時(shi)間爲1s與渦(wo)街流量計(ji)的輸出脈(mo)沖周期可(ke)能不一緻(zhi)。每秒采集(ji)時有些脈(mo)沖可能被(bei)截斷爲了(le)避🏒免少計(ji)脈沖需要(yao)對脈沖進(jin)行處理。将(jiang)上一秒最(zui)後一段☎️連(lian)續爲2的數(shu)字段及之(zhi)後所有的(de)數字與本(ben)次💚數據合(he)并-起進行(hang)處理。爲避(bi)免多計脈(mo)沖,對本次(ci)最後一段(duan)連續爲2及(ji)之後所有(you)的數字不(bu)做處理留(liu)待下一秒(miao)處理。
　　脈沖(chong)統計時遍(bian)曆數據記(ji)錄找出并(bing)記錄每段(duan)連續爲2的(de)🧡數字段中(zhong)的2的數量(liang)和整條數(shu)據記錄中(zhong)爲2的📞數字(zi)段的🈲總段(duan)數;取出一(yi)段數據段(duan)記爲基準(zhun)對比⛹🏻‍♀️段用(yong)其他數據(ju)段中數字(zi)2的數⭐量與(yu)之對比記(ji)錄兩段數(shu)字2數量的(de)差值在3個(ge)之内的總(zong)段數然後(hou)用每😍--段數(shu)據段爲🌂基(ji)準對比段(duan)重複本次(ci)操作;找到(dao)差值在3個(ge)之内的個(ge)數最多的(de)數據段,首(shou)先将此段(duan)與所有差(cha)值在3個之(zhi)内的數據(ju)段都計一(yi)👄個有效脈(mo)沖并對這(zhe)些數據段(duan)中2的數量(liang)做平均平(ping)均值作爲(wei)基準數量(liang)并以此計(ji)算脈沖‼️周(zhou)期然後對(dui)不滿足差(cha)值爲☔3的數(shu)據段進行(hang)處理。處理(li)方法如下(xia):
a.如果數據(ju)段中2的數(shu)量少于基(ji)準數量但(dan)落在應爲(wei)高電平的(de)時間段内(nei)認爲是一(yi)個有效脈(mo)沖否則認(ren)爲是幹擾(rao)信号;
b.如果(guo)數據段中(zhong)2的數量多(duo)于基準數(shu)量先判斷(duan)這些數據(ju)📐段落在多(duo)少個周期(qi)内,有多少(shao)個周期計(ji)多少個有(you)♈效脈沖。
得(de)出有效脈(mo)沖後,對上(shang)述所有有(you)效脈沖的(de)周期進行(hang)判✏️斷判斷(duan)和相鄰的(de)數據段是(shi)否落在相(xiang)同周期内(nei)。如果相同(tong)則應減去(qu)相同周期(qi)的個數最(zui)終得出有(you)效脈沖總(zong)數即爲這(zhe)一-秒的脈(mo)沖數。
2.2.3脈沖(chong)檢測
　　脈沖(chong)檢測包括(kuo)電壓值對(dui)比和流量(liang)的保存與(yu)對比兩部(bu)分。
　　每分鍾(zhong)對上述檢(jian)測爲2的電(dian)壓值取平(ping)均與初始(shi)記錄的每(mei)分鍾幅值(zhi)對比如果(guo)當前幅值(zhi)介于初始(shi)幅值的0.85~1.15倍(bei)之間認爲(wei)脈沖幅值(zhi)正常否則(ze)記一次異(yi)常連續5次(ci)異常,則認(ren)爲脈沖幅(fu)值🈲異常;每(mei)分鍾對上(shang)述所有的(de)電壓值取(qu)平均然後(hou)與初始記(ji)錄的每分(fen)鍾均值作(zuo)對比😄,如果(guo)當前均🌂值(zhi)介于初始(shi)均值的0.85~1.15倍(bei)之✂️間認爲(wei)脈沖💁.均值(zhi)正常,否則(ze)記一次異(yi)常。連續5次(ci)異常則認(ren)爲脈沖均(jun)值異常。
　　設(she)備保存一(yi)年的流量(liang)記錄每秒(miao)流量計量(liang)出來之🌈後(hou)與一🏃‍♂️年前(qian)同期的流(liu)量對比如(ru)果變化不(bu)多則用♍當(dang)前🧡流量值(zhi)替換前🧑🏽‍🤝‍🧑🏻一(yi)年的流量(liang)值。如果變(bian)化較大計(ji)一次🔴流量(liang)異常。連續(xu)3min流量異👨‍❤️‍👨常(chang)則認爲流(liu)量異常。流(liu)量異常時(shi)暫不替換(huan)前一年流(liu)量待人工(gong)确認。如果(guo)是正常使(shi)用則替換(huan)前🍓一年流(liu)量否則保(bao)持前一年(nian)流量不變(bian)。
3結束語
　　該(gai)方法檢測(ce)脈沖式渦(wo)街流量計(ji)的脈沖數(shu)量,通過軟(ruan)🔞硬件⭐二次(ci)濾波可有(you)效濾除幹(gan)擾脈沖保(bao)證檢測☂️正(zheng)确。通過對(dui)檢測結果(guo)的綜合判(pan)斷可了解(jie)脈沖輸入(ru)的情🔞況依(yi)此了解脈(mo)✌️沖式渦☀️街(jie)流量計的(de)工作狀态(tai)确保脈沖(chong)式渦街流(liu)量計工作(zuo)在狀态保(bao)證系統❓檢(jian)測的正确(que)率。發現異(yi)常情況後(hou)及時進行(hang)提示,可确(que)保各方的(de)合法利益(yi)不受侵♍害(hai)。

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