基于CPLD的低功耗數(shù)字渦街流量計研究.pdf

1、渦街流量計因其介質適應性強，無可動部件，結構簡單、使用壽命長等諸多優(yōu)點，在許多行業(yè)得到了廣泛應用。而在低流速下，渦街測量就凸顯出了它的不足，渦街儀表系數(shù)呈現(xiàn)出明顯的非線性。傳統(tǒng)的渦街流量計采用模擬電路處理的方法，在正常流量范圍內，渦街信號穩(wěn)定、測量準確、實時性強；而在小流量時，雖然渦街信號仍可測，但由于儀表系數(shù)線性度變差，造成實際測量下限比較高，量程比小，一般僅為1：10。以單片機和DSP技術為核心的數(shù)字渦街流量計，在高端應用中可有效擴

2、展測量下限，但復雜程序算法引入的不可靠性、非實時性與器件高功耗的問題，在一定程度上制約了它在低端領域的發(fā)展。 鑒于上述模擬與數(shù)字渦街流量計具有的優(yōu)勢以及存在的不足，課題提出基于CPLD的儀表系數(shù)修正方案。該方案采用了傳統(tǒng)的模擬渦街與CPLD主控芯片相結合的硬件結構，運用查找表的方法，對非線性渦街儀表系數(shù)進行修正，以改善整個量程范圍內的儀表線性度。在非線性曲線擬合方法上，分析比較了線性插值、三次樣條插值與最小二乘法三種常用方法，最

3、終采用三次樣條插值法進行擬合，同時基于該曲線的擬合及修正方法，設計了查找表自動生成與資源優(yōu)化的Matlab上位機程序。 本課題成功實現(xiàn)了低功耗設計，通過多種降耗措施，將系統(tǒng)整體電流降至3.48mA，實現(xiàn)了4～20mA兩線制電流輸出的功耗指標。 該數(shù)字渦街系統(tǒng)在天津大學水流量實驗裝置上進行了大量的實驗，結果表明該系統(tǒng)在提高精度的同時，降低了測量下限，克服了儀表系數(shù)的非線性，最終擴展了量程比，量程比可達1：26.4。