基于DSP的涡街流量计和科氏质量流量计二次仪表
涡街流量计使用手册
智能涡街流量计使用说明书昆山恒思博自动化科技有限公司1、简介本仪表发货之前已经根据技术规格进行过精确标定。
本使用说明书的内容包括涡街流量计的标准技术规格、型号和安装。
注意本手册不涉及特殊的技术规范。
同时注意本手册在仪表略有改变时并不是每次都修订。
如果仪表不能正常工作，请与本仪表制造厂家或者授权代理商联系。
如果没有本仪表的制造厂家或者授权代理商的技术人员在场，用户自行修理或者更换零部件而导致仪表性能破坏，本仪表的制造厂家将不负任何责任。
2、开箱验收所有涡街流量计在发货前都在工厂进行过彻底的检查和测试。
流量计到货时，请检查其外观，确认运输过程中没有损坏，若损坏严重,请立即与运输部门交涉,并请致电供货方。
请仔细阅读本使用手册,并完全理解其内容,若有不明白的地方请致电本仪表的授权代理商或制造厂技术服务部释疑。
2．1检查型号及技术规格仪表的型号和技术规格可以从流量仪表的铭牌上找到，检查一下该技术规格是否与本手册3.3节的型号规格和技术规格一致。
与制造厂联系时，请说明型号和序号。
2．2附件仪表到货时，请确认下列附件是否装箱：序号品名备注1 装箱清单2 智能涡街流量计3 智能涡街流量计使用说明书4 产品合格证5 配套附件配套法兰、垫片、长螺栓、螺冒、内陆角扳手2．3储存需知如果本仪表需要储存一段时间，特别要注意以下几点：（1） 用原包装箱装好仪表，尽可能与发运出厂前状态一样，（2） 根据以下条件选择储存位置：不要放置在风雨中；不要置于有振动冲击的地方；温度和湿度应为：温度：-30～60℃湿度：5～80% RH （避免结露）2．4安装位置需知根据以下各项选择安装位置，确保仪表长期稳定工作。
（1） 环境温度：避免大的温度变化。
如果仪表安装位置受到工厂热源的热辐射，请采取热隔离或通风设施。
（2） 天气环境：避免有强烈腐蚀的大气环境。
这些位置应有足够的通风，并且防止雨水流进导线管。
3、仪表性能概要本涡街流量计是一种应力式涡街流量计，其设计融合了长期的经验，具有优越的性能。
流体力学中的流体流量测量
流体力学中的流体流量测量流体力学是研究流体运动的科学，它在许多领域有广泛的应用，包括工程、物理、地球科学等。
在流体力学中，流体的流量测量是一个重要的研究方向。
本文将介绍流体流量测量的原理、方法和一些常见的流量测量仪器。
一、流量测量原理流体的流量是指流体在单位时间内通过给定截面的体积。
流体流量的测量原理基于质量守恒和动量守恒定律。
根据质量守恒定律，流体在径向截面上的入口流量等于出口流量。
而根据动量守恒定律，流体在截面上的流量可以通过测量速度和截面积得到。
二、流量测量方法1. 压力差法压力差法是一种常用的流量测量方法。
它通过在管道的不同截面处测量压力差，利用伯努利方程来计算流量。
常见的压力差测量方法包括孔板法、流量喇叭法和毛细管法等。
2. 流速法流速法是另一种常见的流量测量方法。
它通过测量流体在管道中的平均流速，结合管道的截面积来计算流量。
常用的流速测量方法包括绕流体测量仪、多孔介质法和超声波法等。
3. 涡街流量计涡街流量计是一种基于涡街效应原理的流量测量仪器。
当流体通过涡街流量计时，涡街产生的涡街频率与流体的流速成正比。
通过测量涡街频率，可以准确地计算出流体的流量。
4. 电磁流量计电磁流量计是一种常用的流量测量仪器，它利用流体导电性对磁场的影响来测量流速。
当流体通过电磁流量计时，会产生感应电动势，根据感应电动势的大小可以计算出流体的流量。
三、流量测量仪器1. 质量流量计质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪器。
它通过测量流体在单位时间内通过管道的质量来计算流量。
常见的质量流量计包括热式质量流量计和涡轮质量流量计等。
2. 体积流量计体积流量计是一种间接测量流体体积流量的仪器。
它通过测量流体在单位时间内通过管道的体积来计算流量。
常见的体积流量计包括涡轮流量计、液体燃气流量计和涡街流量计等。
3. 超声波流量计超声波流量计利用超声波在流体中传播的特性来测量流速。
它通过在管道中发射超声波并接收回波，根据回波时间和频率来计算流速和流量。
涡街流量计使用范围
涡街流量计使用范围
涡街流量计是一种常用的流量测量仪器，广泛应用于工业生产、能源行业、环保等领域。
其使用范围包括但不限于以下几个方面：
1. 工业流程控制：涡街流量计可以实时测量、监控和控制工业流程中液体、气体和蒸汽的流量，帮助用户实现流程优化和节能减排。
2. 能源计量：涡街流量计可以用于能源计量，如石油、天然气、液化气等的计量控制和监测，对于能源消耗的统计和节能改进具有重要意义。
3. 环保领域：涡街流量计可用于污水处理、废气排放等环保设备的流量测量和监测，以确保环境保护标准的达标和排放合规。
4. 汽车制造：涡街流量计可应用于汽车制造过程中的冷却液、燃油等流量的测量和控制，保证汽车生产的质量和安全。
5. 制药和化学工业：涡街流量计可以用于制药和化学工业中的液体和气体流量控制，包括药物生产、化学反应、药液输送等过程。
总之，涡街流量计广泛应用于多个领域的流量测量和控制中，对于工业生产、能源管理、环境保护等方面具有重要作用。
热式质量流量计 VS 涡街流量计
No response to the flow less than 4 m/s.
Can measures the flow small to 0 m/s.
Measuring Ranges
4 – 75 m/s
0 – 224 m/s
Accuracy
±1%of measured value
涡街流量计与热式质量流量计的比较
涡街流量计
热式质量流量计
外观
安装方式
法兰式
插入式（可带压安装）
测量原理
通过测量管路中障碍物下游的漩涡频率来反映流速，从而测量出气体的实际容积流量
通过测量管路中气体带走热量来反映流速，从而测量出气体的质量流量
温度和压力补偿
为得到标准流量，需要温度和压Байду номын сангаас补偿（也就是说需要额外测量温度和压力参数）
InstallationType
Flange Type
Insertion Type（Installation underpressure）
Principle of Measurement
Through measuring frequency of turbulences behind an obstacle to reflect the velocity of the gas, so measures the actual volume flow of the gas.
±3%of measured value.
The main factors affecting the measuring accuracy
vibrate（a slight shaking can affect the measuring accuracy a lot）
常用流量计选型指南
常用流量计选型指南流量计是一种用来测量流体通过管道的数量的仪表。
在工业领域中，流量计的使用非常普遍，因为准确地测量和监测流体流量对于生产过程的控制和优化非常重要。
然而，选择正确的流量计可能是一项具有挑战性的任务，因为市场上有许多不同类型和品牌的流量计可供选择。
以下是一份常用流量计的选型指南，以帮助您选择适合您需求的流量计。
1.流量计类型首先，您需要了解各种不同类型的流量计，并根据您的具体应用需求选择适合的类型。
常见的流量计类型包括：涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、差压流量计等。
每种类型的流量计具有不同的优点和适用范围，因此需要根据具体需求进行选择。
2.流量计测量范围流量计的测量范围是指它能够正常工作的流体流量范围。
在选择流量计时，您需要确保它的测量范围能够覆盖您应用中的预期流量。
请注意，流量计的精度通常在其测量范围的一部分内最佳，因此在选择时要考虑充分。
3.测量精度测量精度是流量计的关键性能指标之一、根据您的应用需求和流体特性，选择具有合适精度的流量计非常重要。
请注意，测量精度通常与流量计的价格相关，因此在选择时需要权衡成本和性能。
4.材料选择流量计的材料选择非常重要，因为它们需要能够承受流体中的化学品和压力。
在选择流量计时，请确保它的材料与您要处理的流体相容，并且能够适应所需的温度和压力范围。
5.信号输出流量计通常会提供一个电信号输出，用于将流量数据传输给监控或控制系统。
在选择流量计时，请确保其信号输出与您的系统兼容，并且能够进行准确和可靠的数据传输。
6.安装和维护要求在选择流量计时，需要考虑其安装和维护要求。
有些流量计可能需要特殊的安装位置或条件，例如特定的直管段长度或流量方向。
此外，流量计可能需要定期校准或维修，这需要考虑其维护成本和方便性。
7.成本和性能比较最后，在选择流量计时，需要进行成本和性能的综合比较。
较低成本的流量计可能在性能和可靠性方面存在一些缺陷，而较高成本的流量计可能提供更好的精度和稳定性。
浅析基于DSP的数字式科氏质量流量变送器的设计
浅析基于DSP的数字式科氏质量流量变送器的设计
引言
科里奥利质量流量计(简称科氏流量计)可以直接测量流体的质量流量，同时还可测体积流量、密度、温度，测量精度高，可测量流体范围广，具有广阔的应用前景。
目前，国内科氏流量计大都采用基于模拟电路的信号处理方式，驱动电路亦是采用纯模拟电路实现。
传统模拟信号处理方法易受噪声干扰，小流量测量精度低，限制了量程比;对于复杂流体(如两相流、批料流)场合，模拟驱动无法维持流量管振动，导致无法测量。
如何提高变送器的抗干扰能力、提高小流量的测量精度，以及如何改善变送器的驱动性能，在两相流下维持流量管振动，是目前国内科氏流量计发展所需迫切解决的难题。
为此，我们研制了基于DSP 的数字式科氏质量流量变送器，将数字信号处理方法和数字驱动方法相结合应用于科氏流量计，提高科氏变送器的流量测量精度，改善了变送器的驱动性能[1]。
系统硬件方案
系统硬件由信号调理电路、ADC、DSP 及外扩存储器、驱动电路、温度补偿电路、LCD 显示、键盘、SCI、4～20mA 电流输出、脉冲输出等模块组成[3] ，如图1 所示。
信号调理与采集
科氏变送器通过测量两路信号的时间差来计算流量，并且两路信号时间差非常小，因此，设计出两路结构对称、性能稳定、温漂小的高精度信号调理采集电路，是保证测量精度的前提条件。
DSP 芯片。
流量仪表的分类
流量仪表的分类流量仪表是一种用于测量流体流量的仪器，广泛应用于工业、农业、医疗、环保等领域。
根据其测量原理和结构特点，流量仪表可以分为多种类型。
本文将从以下几个方面介绍流量仪表的分类。
一、机械式流量仪表机械式流量仪表是一种通过机械结构实现流量测量的仪表。
常见的机械式流量仪表有涡轮流量计、节流装置、浮子流量计等。
涡轮流量计是一种利用涡轮旋转的转速与流量成正比关系的仪表，适用于测量低粘度液体的流量。
节流装置是一种通过缩小管道截面积来增加流体速度，从而实现流量测量的仪表，适用于测量高粘度液体的流量。
浮子流量计是一种利用浮子在流体中上下浮动的高度与流量成正比关系的仪表，适用于测量低粘度液体的流量。
二、电磁式流量仪表电磁式流量仪表是一种利用电磁感应原理实现流量测量的仪表。
电磁式流量仪表由电磁流量计和涡街流量计两种类型。
电磁流量计是一种利用磁场感应原理实现流量测量的仪表，适用于测量导电液体的流量。
涡街流量计是一种利用涡街效应实现流量测量的仪表，适用于测量低粘度液体的流量。
三、超声波式流量仪表超声波式流量仪表是一种利用超声波传播速度与流体流速成正比关系实现流量测量的仪表。
超声波式流量仪表由时间差法和多普勒效应法两种类型。
时间差法是一种利用超声波在流体中传播时间差来计算流量的仪表，适用于测量低粘度液体的流量。
多普勒效应法是一种利用超声波在流体中反射后频率变化来计算流量的仪表，适用于测量高粘度液体的流量。
四、热式流量仪表热式流量仪表是一种利用热传导原理实现流量测量的仪表。
热式流量仪表由热敏电阻式流量计和热电偶式流量计两种类型。
热敏电阻式流量计是一种利用热敏电阻的电阻值随温度变化的特性来计算流量的仪表，适用于测量低粘度液体的流量。
热电偶式流量计是一种利用热电偶的电势随温度变化的特性来计算流量的仪表，适用于测量高粘度液体的流量。
五、质量式流量仪表质量式流量仪表是一种利用质量守恒原理实现流量测量的仪表。
质量式流量仪表由热式质量流量计和压降式质量流量计两种类型。
气体流量测量方法
气体流量测量方法
气体流量的测量在许多行业中都是非常关键的一个环节，比如石化、化工、医药等行业。
不同的气体流量测量方法适用于不同的气体类型、流量范围和应用环境。
下面将介绍几种常见的气体流量测量方法。
1.差压式流量计
差压式流量计是气体流量测量中最常见的方法之一。
它基于伯努利原理，通过测量管道内部两点之间的压差来计算气体流量。
这种方法的优点在于可以测量各种不同类型的气体，比较适合于中小流量的测量。
2.热式流量计
热式流量计是一种通过测量气体通过管道时对管道内部的热量传递进行测量的方法。
这种方法适用于测量低流量的气体，可以测量气体的体积流量和质量流量。
3.超声波流量计
超声波流量计是一种通过测量气体通过管道时产生的超声波信号来测量气体流量的方法。
这种方法适用于测量各种气体类型和流量范围。
它的优点在于不会对气体产生影响，且准确性比较高。
4.涡街流量计
涡街流量计是一种通过测量气体通过管道时产生的涡旋频率来计算气体流量的方法。
这种方法适用于测量中小流量的气体，且测量范围比较窄。
5.质量流量计
质量流量计是一种通过测量气体质量流量来计算气体流量的方法。
这种方法适用于测量高流量和高压气体，但相对比较昂贵。
总结
在选择气体流量测量方法时，需要考虑气体类型、流量范围、环境条件和测量要求等因素。
不同的测量方法各有优缺点，在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
无论采用哪种方法，都需要保证测量准确性和稳定性，以确保生产过程的正常运行。
涡街流量计使用说明书
广州汉川仪器仪表有限公司
智能涡街流量计概述
一、用途与特点： HCGB 系列智能一体化涡街流量计是一种采用采用国际上最新数字集成技术和
根据国内工业自动控制的实际需求而研制开发的新一代高品质智能化仪表。压电晶 体作为检测元件的新型应力检测式智能涡街流量计。该仪表具有量程比宽、精度高、 压力损失小、介质通用性好、有与流量成比例的脉冲、电流信号、RS-485 通讯输 出、便于和计算机联用等优点。由于流量计采用检测探头与旋涡发生体分开安装， 而且耐高温的压电晶片不与介质接触，所以仪表具有结构简单、通用性好和稳定性 高的特点，分别为有源、无源二种，无源式不需外供电内置 3.6V 电池,电池使用寿 命三年以上。现场液晶表头显示,实时温度、实时压力、瞬时流量、流量累计,有温 度、压力补偿功能，在测量气体、蒸汽时，根据实测温度、压力进行查表方式保偿， 保证流量不受温度、压力变化，引起汽体密度的变化而影响流量计准确性。普通涡 街流量计按 1:5 程比出厂时,在 20%以下，80%以上量程段时，没法保证流量精度， 因非智能型没法通过内部程序,进行流量信号多点线性化补偿，智能型流量计通过 多点线性化补偿，保证流量计在每点量程段流量精度。智能型流量计量程比 1:15， 比普通涡街流量计高出 3 倍量程比。智能型流量计有温度、压力故障自诊断自动补 偿功能，断电记录时钟、日期功，通过按键可切换显示工况标况流量,采用双传感 器,有较强振动功能。 HCGB 系列涡街流量计可用于各种气体、液体和蒸汽的流量检测及计量。 HCGB 系列一体化涡街流量计可以与本厂生产的 SXL 通用流量显示积算仪配套使用。也 可以与计算机配套组成高精度的质量流量或热量流量的检测计量系统。
1 ……………………………………………液体 2 ……………………………………………气体 3 ……………………………………………蒸汽
如何安装调试涡街流量计与流量积算仪
目前市场上，很多人买流量计，买涡街流量计都会用二次仪表流量积算仪与之配套一起使用。
但是有的用户买回去不太会设置使用，下面我分享一个案例并说明如何安装调试涡街流量计与流量积算仪。
【用户】我买了一台量程是7100m³/h的涡街流量计，届时默认密度设置是1000，如果我需要让涡街流量计和流量积算仪（二次仪表）这两个表上都以“吨”为单位来显示，密度设置是否需要修改呢？【联仪】不需要的。
首先涡街流量计是带密度补偿的，就是自动补偿计算的，不需要人为设置。
【用户】我测量的是蒸汽，流量温度为210度，压力是0.5Mpa。
根据查表它的密度是2.2（我问过别的工厂技术，也让我把密度设为3.1664的。
但是我就是不知道何故？到底是设置还是不设置呢？我现在也分不清我这蒸汽是过热还是饱和蒸汽了）。
然后我把密度设为2.2，拿F.S(满量程)就得设为15.6吨（m=vp/1000,p为密度）。
可这样一改涡街流量计就不显示了。
厂家说他们的东西都是按我们的要求做的出厂后参数一般不需要再修改，同时他们又说要让涡街以吨显示那么密度和量程都得改成吨为单位的，要让涡街以立方米显示的话密度和满量程都得改成立方米为单位的，这对吗？【技术】不错，蒸汽是有过热蒸汽和饱和蒸汽，而对蒸汽的密度补偿一般分为:饱和蒸汽温度补偿，饱和蒸汽压力补偿和过热蒸汽温度压力补偿。
所以那些不带补偿功能说能出质量流量的厂家,都是把密度值设置成固定的密度置入流量计的,或者把密度值糅合到仪表系数中,都不是真实可靠的实际值.【用户】后来我按照厂家说的，要以立方米为单位计量的话就得设置d=1000，F.S=4100（这是厂家的默认设置可我想让二次表上以吨为单位显示），要以吨为单位的话就得设置d=2.2，F.S=9（可这样设置涡街却始终显示0.000）;另外厂家说涡街都是按我们的要求做的立面的参数一般不需要修改。
可我看了一下有的涡街铭牌量程是7100m³/h,有的却是3T/h.可菜单里面d(密度一项却都是1000)？到底要不要改呢？【技术】流量计和二次表流量积算仪的配套设置:正确做法应该是---两者的量程和单位应该一致.比如涡街流量计的量程分别是7100m³/h和3T/h.那么二次表的设置应该跟它一样【用户】那现在有两台涡街流量计量程分别是7100m³/h和3T/h.我都想让二次表里以吨为单位显示，该如何设置？涡街里其他要设的参数比如小信号切除，流量系数之类的设置应该都没问题；二次表里我要请教的也就是LFS一项（满量程）该怎么设【技术】解决办法:涡街流量计已经买回来了,在它身上加不了补偿功能了,只能单独另加补偿设备,又因为你的蒸汽温度为210，压力是0.5Mpa,属于过热蒸汽,过热蒸汽要想得到准确的质量流量必须温度和压力两路同时补偿,所以应该加装热电阻和压力变送器,然后把温度\压力\流量这三路信号同时引到二次表(必须带温度压力补偿功能)中补偿运算,才能得到准确的蒸汽质量流量.【用户】假如现在一台涡街铭牌上的量程为3T/h,那么二次表我就设置量程（LFS）为3.如果一台涡街铭牌上量程为7100m³/h,那么二次表量程（LFS）我就设为16.33（7100*2.3/1000,我要的单位为T）。
动画演示14种流量计的工作原理
6. 椭圆齿轮流量计
7. 转子流量计
工作原理： 当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着 转子，并对它产生一个作用力，当流量足够大时，产生的作用力将转子 托起。同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，这时作用在 转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子 自身的重力。流量计垂直安装时，转子重心与锥管管轴会相重合，作用 在转子上的三个力都沿平行于管轴的方向。当这三个力达到平衡时，转 子就平稳地浮在锥管内某一位置上。对于给定的转子流量计，转子大小 和形状己经确定，因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知是常量， 唯有流体对浮子的动压力是随来流流速的大小而变化的。因此当来流流 速变大或变小时，转子将作向上或向下的移动，相应位置的流动截面积 也发生变化，直到流速变成平衡时对应的速度，转子就在新的位置上稳 定。对于一台给定的转子流量计，转子在锥管中的位置与流体流经锥管 的流量的大小成一一对应关系。
工作特点： ① 适用于稀油、轻质油、稠油、含砂量大、含水量大的原油，被测量 液体的粘度范围大; ② 流量计通过的液体流量大; ③使用寿命长，准确度高，可靠性强; ④压内损失极小; ⑤可直接与计算机联网。
11. 靶式流量计
工作原理： 当流体流动，对靶板产生一个作用力，使靶板产生微量的位移， 位移大小与流速有关，根据位移与流速的关系计算出流量。
工作特点： 可以测量常规管道流量，还可以测量不易观察、不易接触的管道的流 量；其不仅可以测量常规流体流量，还可对具有强腐蚀性、放射性、 易燃、易爆等特点的流体进行流量的测量。但是超声波流量计对所测 流体的温度范围有所限制，目前我国的超声波流量计仅可用于200℃以 下流体的测量;而且，超声波流量计的测量线路相当复杂，对测量线路 要求较高。
气体质量流量计种类
气体质量流量计种类
x
一、基本分类
气体质量流量计大体可以分为三类：
1、涡街流量计：利用涡街效应来测量流体的流量，由于涡街是一种连续流动的现象，因此其精度较高，常用于液体和气体的测量，涡行流量计主要分为螺旋涡街流量计、斜坡涡街流量计和微孔涡街流量计等。
2、压力差流量计：利用流体过可变横截面的压力变化来测量流量，以及流体流经收缩瓣时的压力变化来测量流量，主要采用间歇式和连续式结构，可以用于测量液体、气体和蒸汽等流体的流量。
3、超声波流量计：利用超声波在流体中传播的原理来测量流量，最常见的是基于时间差法原理的超声波流量计，通常用于测量液体及悬浮液体等流体的流量。
二、按功能分类
1、电磁流量计：通过在流体中放置电磁传感器，利用磁通量衰减原理测量流体的流量，常用于测量气体和液体流量。
2、回路式流量计：利用流体绕环状流道流动，以测量流体的流量，常用于测量液体和气体流量。
3、漏斗流量计：利用漏斗状的流体容器以及流体的密度和质量流速之间的关系，测量流体的流量，主要用于测量液体和气体流量。
4、微型流量计：采用特殊的传感器来测量流体的流量，可以检
测出非常小的流体流量，主要用于测量液体和气体流量。
5、可变化横截面流量计：采用可变化管道横截面的原理，来测量流体的流量，主要用于测量液体和气体流量。
涡街流量计的使用范围和选型
涡街流量计的使用范围和选型
涡街流量计是一种常见的流量测量仪表，适用于各种工业领域中液体、气体和蒸汽的流量测量。
涡街流量计的使用范围很广泛，主要适用于以下领域：
1. 石油化工行业：用于测量石油、天然气、化工原料液体和气体的流量。
2. 电力行业：用于测量循环冷却水、高纯水和锅炉给水等介质的流量。
3. 城市供水：用于测量自来水、中水、污水等的流量。
4. 钢铁冶金行业：用于测量高温高压液体和气体的流量。
5. 环保行业：用于测量废水处理、烟气排放等液体和气体的流量。
6. 食品饮料行业：用于测量各类液体和气体的流量。
7. 化学药品行业：用于测量各种药品和化工原料液体的流量。
8. 制药行业：用于测量药品生产中的各种液体的流量。
在选型涡街流量计时，需要考虑以下因素：
1. 流量范围：根据实际测量流量的范围选择合适的型号和规格。
2. 介质特性：涡街流量计适用于各种液体和气体，但不同介质的特性可能有所不同，需选择适合的材质和结构。
3. 温度和压力：根据介质的温度和压力选择流量计的耐温和耐压能力。
4. 精度要求：根据流量测量的精度要求选择合适的型号和精度等级。
5. 环境条件：考虑流量计所处的环境条件，如可燃性气体、腐蚀性液体等，选择相应的防爆、防腐蚀能力。
以上是涡街流量计的使用范围和选型的一些基本信息，具体选型还需要根据实际情况和要求进行详细考虑。
基于TMS320F28335的高精度科氏流量计信号处理系统设计
基于TMS320F28335的高精度科氏流量计信号处理系统设计赵静蕾;孙玉梅;陈祥光;刘延斌【摘要】为了提高科里奥利质量流量计信号处理系统的测量精度和抗干扰能力,提出将希尔伯特(Hilbert)变换的频率估计和相位差测量的方法应用到科氏流量计的传感信号处理上.设计了基于TMS320F28335的科氏流量计信号处理系统,给出了系统实现的硬件与软件的设计方案,并详细介绍了算法在DSP系统上的实现过程.测试结果表明,本文所设计的信号处理系统具有较高的测量精度且低于0.1%,达到了工业一级标准.%To improve the accuracy of flow measurement and the ability of anti-interference,a method of frequency estimating and phase difference measurement based on Hilbert Transforms is proposed and it is applied to the signal processing system. The signal processing system of Coriolis flowmeter based on TMS320F28335 is designed,the designing scheme of the system hardware and software is provided,and the detailed implementation steps of the algorithm is introduced. The test results show that the signal processing system designed has high measurement accuracy and can meet the measurement requirements in real field.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)002【总页数】5页(P371-374,379)【关键词】科氏质量流量计;信号处理;希尔伯特变换;TMS320F28335【作者】赵静蕾;孙玉梅;陈祥光;刘延斌【作者单位】烟台南山学院电气与电子工程系,山东烟台265713;烟台南山学院电气与电子工程系,山东烟台265713;烟台南山学院电气与电子工程系,山东烟台265713;山东南山铝业股份有限公司,山东烟台265713【正文语种】中文【中图分类】TN98科里奥利质量流量计[1](以下简称科氏流量计)具有高精度,宽量程以及可测多相流体等优势,在现行流量计中发展最为迅速一种流量计。
科氏流量计的种类
科氏流量计的种类
科氏流量计的种类如下：
1. 热式科氏质量流量计：这种流量计通过加热元件和感应元件的不同温度变化来测量气体流量。
其优点是测量范围广、适应性强，普遍应用于气态化工流程中。
2. 金属管式科氏质量流量计：这种流量计利用一个弯曲的金属管，在中间设置温度计和发热器，通过测量温差来计算气体的质量流量。
这种流量计在高温、高压环境下依旧具有较好的测量精度。
3. 其他种类：包括重力式质量流量计、超声波质量流量计、磁滞质量流量计、涡街质量流量计、电磁式质量流量计等。
总的来说，科氏流量计的应用十分广泛，且根据具体的使用环境，可选择不同种类的科氏流量计。
质量流量计原理
质量流量计原理质量流量计是一种用于测量流体质量流量的仪器，它通过测量流体质量的变化来确定流体的流量。
质量流量计的原理基于质量守恒定律和能量守恒定律，通过测量流体的密度和流速来计算流体的质量流量。
在工业生产和实验室研究中，质量流量计被广泛应用于液体和气体的流量测量，具有精度高、稳定性好、适用范围广等优点。
质量流量计的工作原理可以简单分为两个步骤，测量流体的密度和测量流体的流速。
首先，通过传感器或测量装置来测量流体的密度，常用的方法有热敏电阻、声速、振动管等。
其次，通过流速传感器来测量流体的流速，常用的方法有涡街流量计、超声波流量计、电磁流量计等。
将流体的密度和流速数据输入计算器或处理器中，即可得到流体的质量流量。
质量流量计的工作原理是基于质量守恒定律和能量守恒定律的。
质量守恒定律指出，在封闭系统内，流体的质量是不会凭空消失或增加的，质量只能从一个地方转移到另一个地方。
能量守恒定律指出，在封闭系统内，能量也是不会凭空消失或增加的，能量只能从一个形式转化为另一个形式。
基于这两个定律，质量流量计通过测量流体的密度和流速，来计算流体的质量流量，实现了对流体质量流量的准确测量。
质量流量计具有精度高、稳定性好、适用范围广等优点。
首先，质量流量计的测量精度高，可以实现对流体质量流量的精确测量，适用于对流量精度要求较高的场合。
其次，质量流量计的稳定性好，可以长期稳定地工作，不受外界环境的影响。
再次，质量流量计适用范围广，可以用于液体和气体的流量测量，适用于各种工业生产和实验室研究领域。
总之，质量流量计是一种用于测量流体质量流量的重要仪器，其原理基于质量守恒定律和能量守恒定律，通过测量流体的密度和流速来计算流体的质量流量。
质量流量计具有精度高、稳定性好、适用范围广等优点，在工业生产和实验室研究中得到了广泛应用。
希望本文能够帮助读者更好地了解质量流量计的原理和应用。
涡街流量计标准
涡街流量计标准涡街流量计是一种常用的流量测量仪表，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等领域。
为了保证涡街流量计的准确性和可靠性，制定了一系列的标准来规范其设计、制造和使用。
本文将介绍涡街流量计的标准内容，以便相关人员在实际工作中遵循和应用。
首先，涡街流量计的标准主要包括以下几个方面：1. 设计标准，涡街流量计的设计应符合国家相关标准，包括流量范围、精度等要求。
同时，还应考虑流体的性质、工况环境等因素，确保设计合理可靠。
2. 制造标准，涡街流量计的制造应符合国家相关标准，包括材料选用、加工工艺、检测方法等要求。
制造过程中应严格控制质量，确保产品符合设计要求。
3. 安装标准，涡街流量计的安装应符合国家相关标准，包括安装位置、安装方法、密封要求等。
安装过程中应注意避免振动、冲击和外界干扰，确保安装质量。
4. 使用标准，涡街流量计的使用应符合国家相关标准，包括使用环境、使用条件、维护要求等。
用户在使用过程中应按照说明书要求进行操作，并定期进行维护保养。
其次，涡街流量计的标准对于保证其性能和可靠性具有重要意义。
遵循标准可以有效地规范涡街流量计的设计、制造、安装和使用，提高产品质量，减少故障率，延长使用寿命，降低维护成本，保障工业生产的正常运行。
总之，涡街流量计的标准是保证其性能和可靠性的重要保障，对于相关行业的生产和工程建设具有重要意义。
相关人员应严格遵循标准要求，确保涡街流量计的设计、制造、安装和使用符合标准要求，以保障工业生产的安全和稳定运行。
以上就是涡街流量计标准的相关内容，希望能对大家有所帮助。
如果您对涡街流量计的标准还有其他疑问或需要进一步了解，欢迎随时与我们联系。
基于DSP处理的科里奥利力质量流量计设计
基于DSP处理的科里奥利力质量流量计设计
段凤秋;张徐文
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】2005(033)003
【摘要】利用科里奥利力原理,研制的基于数字信号处理器(DSP)的科里奥利力质量流量计,可测量流体的密度、温度、瞬时质量流量和瞬时体积流量.该质量流量计主要针对信号处理中存在的问题,采用数字滤波处理信号,利用自相关和互相关的计算方法,计算出信号的周期和相位差,抗干扰能力强,测量精度高.由于采用数字信号处理器,保证了信号处理的实时性.实际测试和标定的结果证明,以TMS320C6211数字处理器为核心设计的科里奥利力质量流量计是一种准确、快速、可靠、高效、稳定、灵活的流量测量仪表,可望在石油加工、化工领域得到广泛应用.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】段凤秋;张徐文
【作者单位】江汉石油管理局仪表厂;江汉石油管理局仪表厂
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.基于TI DSP和SUPERV芯片的双DSP数字信号处理机设计 [J], 陈栋;董涛;杨常安;张铁军;侯朝焕
2.基于FPGA＋DSP的信号处理板多处理器加载设计 [J], 高俊山;芦山;肖逍;
3.基于ADSP2106x的嵌入式多DSP处理系统设计 [J], 王轶群; 方振和
4.基于双核DSP的科氏质量流量计并行信号处理 [J], 胡国栋; 冯正平; 毕安元
5.基于DSP的科氏质量流量计信号处理系统 [J], 徐科军;于翠欣;苏建徽;陈荣保;刘家军
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各种流量计优缺点
各种流量计优缺点流量计是一种用于测量液体、气体或蒸汽流量的仪器。
不同类型的流量计在不同的工作环境和应用中有各自的优缺点。
以下是常见的几种流量计的优缺点：1. 体积流量计（Positive Displacement Flowmeter）优点：-非常准确，适用于测量低流量。
-适用于高粘度和高温介质。
-不需要修正。
缺点：-需要频繁的校准和维护。
-由于流体必须通过一个移动的部件，流体中可能会存在一些污染物。
2. 旋转翅片流量计（Rotary Vane Flowmeter）优点：-测量响应时间快。
-体积小巧，安装方便。
-可用于粘度较高的流体。
缺点：-测量范围有限。
-没有液体密度的自动修正功能。
-翅片容易磨损。
3. 涡街流量计（Vortex Flowmeter）优点：-可以测量稳定的流体和蒸汽。
-几乎不受流体温度和压力的影响。
-长期可靠性高。
缺点：-对于液体中含有较高含固体颗粒的情况，可能会产生误差。
-较低的精度和准确度。
4. 质量流量计（Mass Flowmeter）优点：-可以直接测量液体或气体的质量流量。
-流体密度对测量结果没有影响。
-可以测量多种介质。
缺点：-高精度、高性能的质量流量计价格昂贵。
-对于高压、高温和腐蚀性介质，选择适合的传感器材料和结构变得困难。
5. 超声波流量计（Ultrasonic Flowmeter）优点：-不接触流体，无压降和泄漏。
-适用于大流量的液体和气体测量。
-耐压性能好。
缺点：-测量误差可能会受到气泡、颗粒物的干扰。
-对于含有杂质或气泡的流体测量效果差。
6. 磁性流量计（Magnetic Flowmeter）优点：-适用于大流量、腐蚀性液体的测量。
-不受温度和压力变化的影响。
-对于含固体颗粒的液体也有较好的测量效果。
缺点：-对于非导电液体无法进行准确测量。
-当液体的电导率较低时，测量结果可能有较大误差。
7. 系统测速仪（Pitot Tube）优点：-适用于测量气体和液体的流速。
基于单片机的涡流计设计
. -899基于单片机的涡流计毕业设计摘要：工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。
对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。
流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。
关键字：AT89C51，ADC0809,流量检测，涡轮流量传感器引言：气体流量的测量在热电生产、石油化工、食品卫生等工业领域具有广泛的应用。
随着传感器技术，微电子技术、单片机技术的发展．为气体流量的精确测量提供了新的手段。
随着传感器技术，微电子技术、单片机技术的发展．为气体流量的精确测量提供了新的手段，本文以80C51单片机为智能检测核心，充分利用单片机丰富的硬件资源，配以适当的检测接口电路，可精确测量由涡街流量传感器或电磁流量传感器输出的代表流量大小的脉冲信号，以及气体在当地状态下的压力、温度等模拟电压信号。
由软件计算出对虚的标准状态藏量和累积流量，以简单的硬件结构实现了一个高可靠性、高精度、多功能的气体流量检测系统。
工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。
对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。
流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。
1.2 流量计的分类为了满足各种测量的需要，几百年来人们根据不同的测量原理，研究开发制造出了数十种不同类型的流量计，大致分为容积式、速度式、差压式、面积式、质量式等。
各种类型的流量计量原理、结构不同既有独到之处又存在局限性。
为达到较好的测量效果，需要针对不同的测量领域，不同的测量介质、不同的工作X围，选择不同种类、不同型号的流量计。
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摘要：将先进的信号处理方法和数字信号处理器(DSP)应用于流量计的信号处理，计算流量信号的频率和相位差等，克服目前此类流量计信号处理方法的局限，提高测量精度和抗干扰能力，扩大量程比，实现小流量测量。
研制基于DSP的涡街流量计和科里奥利质量流量计二次仪表。
关键词：涡街流量计，科里奥利质量流量计，数字信号处理器，二次仪表。
1．引言被人们称为“数字孔板”的涡街流量计，具有测量精度较高、无活动件、可靠性好、输出信号频率与状态体积流量成正比等优点。
近年来发展速度居流量仪表第二位，在各行各业获得愈来愈广泛的应用。
但是，涡街流量计在应用中还存在两个关键问题没有解决。
一是由于涡街流量计工作原理的关系，它易受外界振动干扰，而工业现场的振动是普遍存在的。
(1)管道机械振动干扰：水泵、阀门的开启，大电机的运行等；(2)流场干扰：流场不稳定，在现场直管段长度达不到要求。
由于现场振动噪声的干扰，使得现场测量误差远远大于实验室标定误差，有时实际测量误差可达50%之大。
二是量程下限受限，不能测量小流量。
而现场的管道是一定的，并且，工艺上对流体的压力有要求，不能缩小管道的口径，所以，测量小流量是不可避免的。
量程下限受限是由于当流量小时，涡街传感器的输出信号比较微弱，易被噪声淹没。
所以，上述两个问题是有内在联系的。
这两个问题影响了涡街流量计特点的发挥，阻碍它的发展。
科里奥利质量流量计(以下简称为科氏流量计)是一种新型流量计，其特点是：直接实现质量流量的测量，这是许多工业应用迫切期待的；管内无障碍物，便于清洗；可以同时获取密度测量值。
它是当前发展最为迅速的流量计之一，具有广阔的应用前景。
科氏流量计也是基于流体振动原理进行工作的。
它要求其信号处理电路精确地测量来自两个流量传感器信号的相位差。
目前，其基于模拟电路的信号处理方式(放大、滤波、整形和计数)，存在如下局限：对噪声特别敏感。
而工业现场，噪声各种各样，干扰是无法避免的。
科氏流量传感器输出信号的频率落入许多工业噪声的频率范围，而且传感器输出信号的幅值比较小，在许多情况下，并不明显大于噪声信号的幅值，这就限制了流量计的灵敏度，使得有用信息的获取十分困难，导致实际的测量精度达不到指标规定的精度。
(2) 模拟滤波器会改变信号的幅值和相位，这是不希望产生的结果。
因为两个信号之间的时间延迟是用来求出处理流体特性的基本信息。
(3) 管子的振动频率受流体密度等因素的影响，使其不等于驱动频率，以致于传感器输出信号的频率发生变化以及频率成分复杂，二次仪表所测出的是合成波的相差。
(4) 测量流体时，两个信号的相位差一般小于4度；当测量气体时，由于气体产生的科里奥利力小，故相差更小，处理更为困难。
为此，本文将先进的信号处理方法和数字信号处理器(DSP)应用于流量计的信号处理，计算流量信号的频率和相位差等，克服目前上述流量计信号处理方法的局限，提高测量精度和抗干扰能力，扩大量程比，实现多参数测量和小流量测量。
2．涡街流量计信号处理方法和系统研制的基于DSP具有谱分析功能的涡街流量计信号处理系统由ADSP2181(AD公司的DSP芯片)处理器、前向输入通道、模拟量输出电路、键盘输入电路、保护电路、串行通信接口、液晶显示(LCD)、模拟量输出以及软件组成。
前向输入通道由电荷放大器、程控放大器、抗混叠滤波器、模/数转换器组成。
键盘输入完成对系统参数设定、显示内容选择的功能。
串行通信RS232接口使系统可以和微机或单片机进行通信。
该系统的硬件框图如图1所示。
流量计中的传感器(例如，压电传感器)将所感受到流量信号转换成电信号，经过电荷放大器、程控放大器和抗混叠滤波器，送到模/数转换器；模/数转换器与ADSP2181之间的通信方式为中断方式。
采样数据在中断服务程序中送入ADSP2181数据存贮器的环形数据缓冲区。
ADSP2181定时用周期图谱分析方法对采样数据进行谱分析；在进行多次功率谱分析的基础上，进行平均，确定出最大功率谱值，得到它所对应的频率，即为信号的频率。
ADSP2181定时计算信号频率，再根据仪表参数和通过温度、压力等补偿，可以得到瞬时流量值等，送入指定数据缓冲区，供LCD显示、模拟量输出等。
也可通过积算，给出累积流量。
该系统的软件框图如图2所示。
图1 系统硬件框图图2 系统软件框图采取一系列措施解决处理精度和实时性的问题：通过选取合适的频率分辨率来控制非整周期采样所造成的计算误差。
采用频谱校正方法提高计算精度。
通过分段设置采样频率，以及通过计算信号的幅值来调整程控放大器的增益，使处理信号的范围扩大到2～2500Hz。
定时计算，边计算边采样，利用环形数据缓冲区，将最新采样的数据刷新队列里最老的数据，每次计算都用最新采样的数据。
在2秒中作20次谱分析，去掉最大两个数据、最小两个数据，取其平均值后，送LCD显示。
做到处理实时，显示及时，结果稳定。
已申报了国家发明专利。
用HP公司的信号发生器测试，基于DSP具有谱分析功能的涡街流量计数字信号处理系统的最大相对误差不大于0.014%，测量范围为2Hz～2500Hz,抗干扰能力强。
分别在安徽省流量仪表检定站和江苏省宜兴市路达仪表有限公司的标定装置上，与合肥仪表总厂和江苏省宜兴市路达仪表有限公司的传感器相配合，进行了性能测试和现场试验，线性度为0.11596%，重复性为0.0264575%，量程比达到1：15。
并与合肥仪表总厂和江苏省宜兴市路达仪表有限公司的放大器及二次仪表进行比较，结果表明，我们系统测量下限低(即测量小流量能力强)、流程比宽、测量精度高和抗干扰能力强。
3．科里奥利质量流量计信号处理方法和系统研制的基于DSP的科里奥利质量流量计信号处理系统由ADSP2181、信号采集通道、逻辑控制电路、LCD电路、键盘输入电路、串行通信电路、4～20mA输出电路和激振电路以及软件组成，其系统硬件如图3所示。
其中，信号采集通道由放大及低通滤波器、温度检测电路、多路转换器和采样/保持及模/数转换电路组成。
键盘输入完成对系统参数设定、显示内容选择的功能。
串行通信接口使系统可以和其它微机或单片机进行通信。
激振电路由电压跟随、放大滤波电路、整流电路、增益控制电路、乘法电路、振动过强保护电路、电压放大电路和功率放大电路组成，能自动跟踪流量管固有振动频率的变化，以此频率驱动流量管振动，并保持振幅稳定。
图3 系统硬件框图系统软件包括监控程序、中断服务模块、外部中断服务模块、定时中断服务模块、初始化模块、相位差测量模块、频率跟踪模块、键盘监控模块、显示模块通信模块、温度补偿模块和延时子程序，如图4所示。
图4 系统软件框图以ADSP2181为处理核心，采用DFT方法，处理流量计信号，计算出流量管振动基频的频率、相位差和幅值，从而得到准确的质量流量。
流量计中的传感器(例如，两个磁电式传感器)将所感受到流量信号转换成电信号；磁电传感器的输出电信号经过放大和滤波器、多路转换器，送到模/数转换器；ADSP2181与模/数转换器之间用中断方式通信。
ADSP2181在中断服务程序中读入采样数据，送入数据缓冲区。
ADSP2181定时对采样数据进行处理，分为测量初始化阶段、相位差测量阶段和频率跟踪阶段。
在初始化阶段，只采集1个传感器的信号进行粗测和细测，得到信号频率的准确值，以便实现整周期采样，保证信号处理的精度。
在初始化阶段完成后，就进入相位差测量阶段。
以信号频率的整数倍的频率，交叉采集2个传感器的信号，计算其相位差和幅值；再根据仪表参数和通过温度等补偿，可以得到瞬时质量流量值等流量数值。
流量管的振动频率会随着被测流体密度的不同而发生变化，为了确保采样频率是信号频率的整数倍，必须定时进行频率跟踪。
提出一种容易实现的、精度较高的频率跟踪方法，在一定的频率范围内，变化采样频率，计算功率谱，通过比较功率谱值的大小，确定流量管的振动基频，调整采样频率，实现整周期采样，保证数字信号处理的精度。
同时，频率变化量也反映出流体的密度。
将瞬时质量流量和密度送入指定数据缓冲区，供LCD显示、模拟量输出等。
也可通过积算，给出累积质量流量。
传感器的信号送入激振电路，产生驱动信号，送到电磁激振器的线圈，使流量管振动。
参加本课题研究的有：吕迅竑，于翠欣，汪安民，黄云志，陈荣保和苏建徽等。
参考文献[1] 徐科军，吕迅竑, 陈荣保等．涡街流量计数字信号处理系统，申报发明专利，申请号：99101209.7，1999[2] 徐科军，于翠欣，苏建徽等．科氏质量流量计数字信号处理系统，申报发明专利，申请号：00108414.3，2000[3] 徐科军，陈荣保，张崇巍.自动检测和仪表中的共性技术.北京：清华大学出版社，2000[4] 徐科军，吕迅竑，陈荣保．基于DFT的科氏流量计信号处理方法，中国科学技术大学学报，1998，28(自动化专辑)：180-183[5] 徐科军，吕迅竑，陈荣保．DFT方法处理科氏流量计信号中关键技术的研究，工业仪表与自动化装置，1998，(5):7-10[6] 徐科军，姜汉科等..科氏流量计信号建模和频率跟踪的研究，计量学报，1999,19(4)：304～307[7] 徐科军，于翠欣，姜汉科等．Research on Signal Processing of Coriolis Mass Flowmeter,ICEMI’99, Harbin, China, August,18-21，1999,电子测量与仪器学报，1999，13(增刊)：835～841[8] 徐科军，汪安民．涡街质量流量计的一种信号处理方法，山东工业大学学报，1999,34(3A)：221～223[9] 徐科军，汪安民．涡街流量计信号估计的自适应陷波方法，仪器仪表学报，2000,21(2)：222～224[10] 徐科军，汪安民，吕迅竑．基于自适应陷波的涡街流量计信号处理系统，计量学报，2000,20(3):199～294[11] 徐科军，于翠欣，苏建徽等．科里奥利质量流量计激振电路的研制，合肥工业大学学报，2000,23(1)：37～40[12] 徐科军，黄云志．强干扰下涡街流量计信号处理方法的研究，电子测量与仪表学报，2000(增刊):437～440[13] 于翠欣，徐科军，刘家军．基于DFT的科里奥利质量流量计信号处理方法的改进，合肥工业大学学报，2000，23(6):935～939,943[14] 徐科军，汪安民．基于小波变换的涡街流量计信号处理方法，2000年计量测试学术交流会论文集，341～345。