应力式涡街流量计幅频特性测试方法的研究与实现

摘要

应力式涡街流量计产品中，跟踪信号频率是其信号处理技术的主导方法。捕捉到的频率作为带通滤波器调整的依据，使滤波器转折频率控制方法的实现简单，而幅频特性正是分析其频率捕捉准确性的关键要素。可见，作为应力式涡街流量计的研究重点之一，对其幅频特性的准确测试具有重要意义。本文从应力式涡街信号的压电检测过程出发，探索其转换特性，提出并研究了基于硅光电池的测试用信号产生方法，并针对该方法构建基于虚拟仪器的测试平台，实现信号采集，频谱分析，频响特性分析，数据存储等功能。 本文首先从流量仪表的意义出发，介绍应力式涡街流量计的结构及基本原理。并总结目前国内外在其信号处理技术上的研究现状，阐述了本课题研究实现的针对应力式涡街流量计幅频特性测试方法的具体内容及重要意义。 本文接着通过介绍应力式涡街流量计的压电检测过程，分析了该检测信号的幅值-频率关系，说明了幅频特性对应力式涡街流量计信号处理模块的影响。结合压电传感器件模型的特点，在对硅光电池的特性进行分析的基础上，针对性地提出了基于硅光电池的测试方法，具有与压电传感器件高内阻，小功率，电荷量输出相似的特性，与电荷放大器实现匹配，并通过比对实验验证其可行性。同时，本文采用基于计算机的自动化测试仪器系统——虚拟仪器，结合提出的测试方法，探讨了应力式涡街流量计性能测试平台的设计，包括整体架构的组成，硬件系统的结构及主要功能模块的软件设计等。 最后，本文通过对相关实验结果的观察分析，验证了此测试方法的有效性，及基于虚拟仪器的测试平台的实用性。对以信号频率跟踪技术为主的应力式涡街流量计信号处理技术的研究，本文的设计将起到有效的辅助作用，具有重要的实用价值。信号处理

目录

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第一章绪论

1.1 引言

1.2 涡街流量计的工作原理与结构

1.3 应力式涡街流量计信号处理方法与系统的研究现状

1.3.1 国内研究概况

1.3.2 国外研究状况

1.3.3 各种信号处理方法总结

1.4 论文的研究内容及编排

1.4.1 本课题主要研究内容

1.4.2 论文的编排

第二章应力式涡街信号的压电检测过程分析

2.1 应力式涡街信号的检测原理

2.2 压电传感器模型及其参数测量

2.2.1 传统的压电传感器件等效模型

2.2.2 压电传感器的复参数模型

2.2.3 压电传感器模型的参数测量方法

2.3 压电传感器测量电路的电特性分析

第三章幅频特性测试方法的可行性分析

3.1 幅频特性测试方案的研究

3.1.1 电荷放大器原理

3.1.2 硅光电池及其性能

3.2 基于硅光电池的信号发生模块的可行性探索

3.2.1 应力式涡街流量计中电荷放大器的理论频响测试仿真

3.2.2 采用电压信号发生器输入的幅频响应测试

3.2.3 采用基于硅光电池的信号发生模块输入的幅频响应测试

3.3 幅频特性测试方法可行性比对结果分析

第四章基于虚拟仪器的测试平台设计

4.1 基于虚拟仪器的测试平台整体设计

4.2 虚拟仪器及LABVIEW软件开发平台

4.3 测试信号发生模块的设计

4.3.1 Agilent函数发生器的SCPI控制

4.3.2 LABVIEW软件对测试信号发生的控制实现

4.4 数据采集及信号处理的设计

4.3.3 数据采集的硬件构成

4.3.4 数据采集及信号处理的软件实现

第五章 应力式涡街流量计幅频特性测试平台的实验与分析

5.1 应力式涡街流量计幅频特性测试平台的实验系统及过程

5.2 应力式涡街流量计幅频特性测试平台的实验分析

5.2.1 80mm口径气体涡街流量计实际装置的测试实验

5.2.2 基于硅光电池的应力式涡街流量计幅频特性测试平台的实验

5.3 总结

第六章结论与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢

附录