发明名称 涡流流量计之智慧型信号处理器
摘要 本发明系为一种涡流流量计之智慧型信号处理器,该信号处理器系以数位信号处理架构模式作为其主要处理方式,本发明分别阐述两种不同的数位信号处理演算法,其中之一乃以快速傅立叶演算单元及自相关演算单元为主体,另一为以快速傅立叶演算单元及数位相位锁定回路单元为主体;当流速随时间改变时,此二种演算法则均具有对涡流溢放频率的追踪能力,且可降低计算涡流溢放频率之误差;再者,在流体流速最高流速与最低流速之情况下,不会因差距过大而影响量测之精确度,同时在流量范围由50至509 m3/hr的情况下,其精确度约在0.59%~0.35%之间,其精确度较传统处理方式提升约2~3倍。
申请公布号 TWI282845 申请公布日期 2007.06.21
申请号 TW094133666 申请日期 2005.09.28
申请人 苗君易 发明人 苗君易;胡志忠
分类号 G01F1/32(2006.01) 主分类号 G01F1/32(2006.01)
代理机构 代理人
主权项 1.一种涡流流量计之智慧型信号处理器,该涡流流 量计系包含有涡流产生器、电子装置、感测元件 及圆管体,该涡流产生器系以一平板垂直于钝型体 而组成,使该涡流产生器之截面呈T型状;该电子装 置系与涡流产生器固设,其主要包含有放大器、滤 波器及信号处理器;该感测元件系固设于涡流产生 器之平板上,并与电子装置为电性连接;该圆管体 系可供涡流产生器固定限位,且该圆管体可与具有 流体流动之管路连接,可使流经该圆管体之流体藉 由涡流产生器形成溢放之涡流, 其特征在于: 该信号处理器系与滤波器为电性连接,该信号处理 器包含有滤波单元及频率计算单元,其中, 该滤波单元包含有数位滤波单元及振幅检知单元; 该数位滤波单元系接收振幅检知单元的运算结果 来调整其内部参数,可将滤波器所传来信号之杂讯 滤除; 该频率计算单元系包含有快速傅立叶演算单元及 自相关演算单元;该快速傅立叶演算单元系对滤波 单元所输出之信号作运算;该自相关演算单元系对 滤波单元所输出之信号作运算; 藉由前述之装置,可使涡流流量计在测量流体流量 时在流体产生涡流,并藉由测得之涡流溢放频率计 算出流体之流量。 2.如申请专利范围第1项所述之涡流流量计之智慧 型信号处理器,其中:该振幅检知单元针对电子装 置之滤波器所传送之信号预测取得主要信号频率, 并输出至数位滤波单元,以作为数位滤波单元之参 考频率,同时藉由该主要信号频率调整数位滤波单 元的滤波参数,以对输入于数位滤波单元之信号作 滤波处理。 3.如申请专利范围第1项所述之涡流流量计之智慧 型信号处理器,其中:该频率计算单元系以数位滤 波单元所输出之信号作频率计算,于信号频率小于 200Hz时,则以自相关演算单元求得实际涡流溢放频 率,若信号频率大于200Hz时,则以快速傅立叶演算单 元求得实际涡流溢放频率。 4.一种涡流流量计之智慧型信号处理器,该涡流流 量计系包含有涡流产生器、电子装置、感测元件 及圆管体,该涡流产生器系以一平板垂直于钝型体 而组成,且该涡流产生器之截面呈T型状;该电子装 置系与涡流产生器固设,其主要包含有放大器、滤 波器、类比转数位转换器、数位转类比转换器及 信号处理器;该感测元件系固设于涡流产生器之平 板,该圆管体系可供涡流产生器固设,且该圆管体 可与具有流体流动之管路连接,可使流经该圆管体 之流体藉由涡流产生器形成溢放之涡流, 其特征在于: 该信号处理器系同时与类比转数位转换器、数位 转类比转换器为电性连接,该信号处理器系以数位 信号处理架构模式作为其主要硬体架构,其包含有 频率计算单元、计时及计数单元及滤波单元,其中 , 该频率计算单元系包含有快速傅立叶演算单元及 相位锁定回路演算单元;该快速傅立叶演算单元系 将类比转数位转换器所输出之数位信号进行运算, 并将经处理之数位信号输出至相位锁定回路演算 单元;该相位锁定回路演算单元系将快速傅立叶演 算单元所输出之信号进行运算,而输出一数位方波 至数位转类比转换器、计时及计数单元; 该计时及计数单元于接收到频率计算单元所输出 之数位方波进行处理,并将经处理后之数位方波输 出至滤波单元; 该滤波单元系将计时及计数单元所输出之数位方 波进行滤波处理; 藉由前述之装置,可使涡流流量计在测量流体流量 时在流体产生涡流,并藉由测得之涡流溢放频率计 算出流体之流量。 5.如申请专利范围第4项所述之涡流流量计之智慧 型信号处理器,其中:该快速傅立叶演算单元系接 收由滤波器所传送之信号,经快速傅立叶演算单元 运算后输出一信号给相位锁定回路单元,并以该信 号之频率作为相位锁定回路单元之参考频率。 6.如申请专利范围第4项所述之涡流流量计之智慧 型信号处理器,其中:该相位锁定回路单元同时接 收由感测装置及快速傅立叶演算单元所输入之信 号,藉由快速傅立叶演算单元所输入之信号频率作 为参考频率,同时以该参考频率来调整相位锁定回 路单元的参数,并同时比对、追踪由感测装置所输 入之原始信号,可使相位锁定回路演算单元输出与 原始信号相同频率或相位的方波。 7.如申请专利范围第4项所述之涡流流量计之智慧 型信号处理器,其中:该计时及计数单元可藉由相 位锁定回路演算单元所输出之方波,于计时及计数 单元所预设之单位时间内计算脉波数,以求得主要 信号频率。 图式简单说明: 第一图 系习知涡流流量计之分解示意图 第二图 系涡流流量计之立体外观示意图 第三图 系涡流流量计之分解示意图 第四图 系电子装置与感测元件之整体架构方块图 第五图 系涡流流量计之使用状态图 第六图 系定流速之涡流信号示意图 第七图 系涡流流量计之参考频率与实际输出频率 之对照图 第八图 系涡流流量计之另一实施例之电子装置与 感测元件之整体架构方块图 第九图 系不同流速之涡流信号示意图
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