渦街流量計(jì)智能技術(shù)的應(yīng)用與原理 三十二

§5．2．1．1高低通濾波

高通濾波采用Butterworth濾波器處理，先將高通濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)，并以此設(shè)計(jì)出相應(yīng)的低通濾波器，然后再依據(jù)頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系變成所要設(shè)計(jì)的高通濾波器。

值得注意的是該種數(shù)字濾波器不能濾除頻率高于采樣頻率二分之一的干擾信號(hào)，例如，

采樣頻率為20kHz，則它不能濾去10kHz以上的干擾信號(hào)。由于渦街頻率一股在lOHz到幾kHz之間，故該采樣頻率能滿足低通濾波要求。

§5．2．1．2中位數(shù)濾波

由于帶通濾波后還存在豐富的尖脈沖干擾，我們進(jìn)一步采用中位數(shù)濾波法對波形進(jìn)行處理，以使之平滑。

中位數(shù)濾波又稱為中值濾波，簡稱臟，是一種特殊的非線形濾波，它是有序統(tǒng)計(jì)濾波的一種特例。它的最大優(yōu)點(diǎn)是能保持信號(hào)的高頻成分，同時(shí)還能在一定程度上濾除噪聲，對頻譜尾部較重的噪聲，中位數(shù)的濾波效果比線性濾波器要好。

由于中位數(shù)濾波法有“帶通”、“帶阻”現(xiàn)象，該濾波法的關(guān)鍵在于窗的選取。對于脈沖噪聲，很明顯，只要選擇窗的長度至少是脈沖寬度的兩倍，則脈沖噪聲就能完全被濾除；當(dāng)然窗的選取也不宜過寬，否則將損失有用波形。

§5．2．2實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

該裝置包括鼓風(fēng)機(jī)、氣流管道、閥門、渦街流量計(jì)、A／D轉(zhuǎn)換卡，計(jì)算機(jī)。采用內(nèi)徑為25mm的氣體渦街流量檢測裝置，渦街信號(hào)經(jīng)過電荷轉(zhuǎn)換放大器，一路經(jīng)低通濾波器、限幅器、史密特整形器直接進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)計(jì)頻：另一路信號(hào)經(jīng)適當(dāng)放大和A／D轉(zhuǎn)換后通過數(shù)字信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行濾波后計(jì)頻。

試驗(yàn)中，通過擊打管道產(chǎn)生干擾，干擾的效果取決于擊打的力度、擊打的位置及擊打頻率等因素。

§5．2．2．1渦街信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換

實(shí)驗(yàn)中采用PCL一818L型多功能A／D轉(zhuǎn)換卡。PCI。一818L是一種高性能的逐漸逼近型多功能數(shù)據(jù)采集卡。適用于數(shù)字獲取，過程控制，自動(dòng)測試和工廠自動(dòng)化。所用到的特性如下：

①16個(gè)單端模擬輸入通道或8個(gè)雙端輸入，可跳線選擇；

②符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的12位A／D轉(zhuǎn)換。最大的A／D采樣頻率為40KHz(DMA模式)每一通道可采用不同增益。均可軟件編程；

③軟件可選擇模擬輸入范圍。由采集卡的JP7腳跳線決定兩種范圍，±1OV，±5V，±2．5v，±1．25V或者±5V，±2．5V，±1．25V，±O．625V；

④可通過編程控制、中斷處理程序和DMA實(shí)現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換；

⑤INTEL 8254可編程計(jì)時(shí)器／計(jì)數(shù)器提供觸發(fā)頻率從0．00023Hz至2．5MIqz。

PCL-818L模擬量采集特性：

通道：2個(gè)單端通道，一個(gè)提供給脈沖量，一個(gè)提供給正弦量

結(jié)果：12位

輸入范圍：±5V，±2．5V，±1．25V，±0．625V或者±10V，±5V，±2．5V，±1．25V(所有輸入范圍是可編程的)

轉(zhuǎn)換速率：最大40KHz

精確度：0.01％／位

觸發(fā)模式：軟件觸發(fā)，外部觸發(fā)，內(nèi)部觸發(fā)

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：編程控制，中斷控制及DhIA

JP6跳線選擇L6個(gè)單端模擬輸入通道或8個(gè)雙端輸入，本實(shí)驗(yàn)采用的是雙端輸入跳線。

]P7跳線選擇A／D轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍，本實(shí)驗(yàn)采用的是±5V，±2．5V，±1．25V，±0．625V。

(A／D接入口設(shè)計(jì)

模擬信號(hào)的輸入接口為一個(gè)DB一37型接口，由于設(shè)置為雙端輸入模式，其接口的l腳和20腳、2腳和19腳分別為高低電平輸入端。前者接正弦量，后者接脈沖量。

PCL81．8L寄存器設(shè)置

PCL818L編程的關(guān)鍵在于理解16個(gè)寄存器的功能，它們的地址是卡的基本地址+寄存器號(hào)，如寄存器7的地址為300h+7h=307h。

DMA數(shù)據(jù)傳輸方式的A／D采樣

采樣程序先設(shè)置A／D卡的初始化參數(shù)，即程序中PARAM口中參數(shù)的設(shè)置，其中包括I／o地址設(shè)置，通道設(shè)置(為0和1兩通道)，采樣頻率設(shè)置，觸發(fā)方式設(shè)置，A／D轉(zhuǎn)換起始通道、結(jié)束通道設(shè)置，模擬量輸入范圍設(shè)置等等。

在設(shè)置好參數(shù)后，開始檢測硬件(Function 3)；硬件檢測成功后初始化A／D卡(Function4)，即將設(shè)置好的參數(shù)寫入A／D卡；而后啟動(dòng)A／D卡的觸發(fā)器，其中包括DMA觸發(fā)器的啟動(dòng)(Function 6)和觸發(fā)器狀態(tài)檢測(Function 7)；隨后可以讀出A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，從而完成數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)。

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