涡街流量计的系列研制和信号处理技术

　　1引言

　　采用涡街流量计进行流量测量，日趋广泛。而涡街传感器输出信号的处理方式以及信号的输出类型一般都比较单一，不同口径的一次仪表和测量气体或液体时要配置不同的处理电路，甚至在某些应用场合，噪声信号强于涡街信号。为此，本课题组进行了涡街流量计的硬件系列研制和信号处理方法的研究，获得了较好的效果。

　　2微电子电路型涡街流量计

　　这类流量计包括了三种产品，第一种是由纯模拟器件构成的涡街流量计，按功能划分有电荷放大器、滤波器和脉冲信号处理电路等部分，最后输出脉冲信号。这类流量计在外界振动及温度变化不大的场合非常适合，由于仅输出脉冲信号，后续电路可以直接是智能仪器、计算机系统的计数电路，接口要求简单。这类流量计的主要功耗是输出级，因此电池的供给保持时间取决于后接负载和信号传输距离。

　　第二种是就地显示型涡街流量计，除上述电路构成外，加上了数字显示电路和LCD，这类流量计可以在现场进行实时显示。由高性能锉电池供电，流量计24h工作，至少可达半年以上。

　　第三种是在上述电路基础上，将电池改为24V直流供电，按DDZ 1}型4-V 20mA输出，这类流量计的应用领域较宽，是DCS构成中较好的检测环节。流量计采用高性能的集成电路，硬件规模小，其电流输出在1，10-r12量程比中达到较好的线性度。

　　3基于低功耗单片机的涡街流量计

　　基于MSP430的涡街流量计，信号输出可以有多种形式，可以是电池供电下的脉冲输出、24VDC下的4 ~ 20mA电流输出、就地LCD显示、远程通讯等。这类流量计，除前向通道外，主要采用基于MSP430系列单片机的数字电路，MSP430功耗低(3V下约1mW)外，并有较好的硬件功能，如LCD驱动电路(可简化上述数字显示电路),A/D转换(可以增加涡街流量计的温度和压力补偿)、看门狗电路等，同时，通过软件可以进行面板参数设定、非线性数据处理、振动体的振动信号抑制等，另外还增加了通讯能力。因此，由MSP430构成的涡街流量计，具有很好的性能价格比，是一个较好的智能型换代产品。

　　4基于DSP高性能高档智能型涡街流量计

　　涡街流量计的硬件结构原理框图如图1所示。图中，前向输入通道包括了电荷放大器、低通和抗混叠滤波器、程控放大器和模数转换电路ADC等，DSP系统

　　主要由数字处理芯片ADSP2181,键盘组合设置、存储器电路和保护电路等组成，输出部分包括了LCD显示、4~2mA输出和串行通讯输出。运用DSP作为涡街流量计处理系统的核心，DSP内置倍频电路和16KRAM,16KROM，体积小，运算速度快，指令周期为纳秒级，ADSD1281为30ns，一个4096点的FFT计算，耗时为毫秒级，为涡街信号的处理计算提供了实时保证。