应变式多维力传感器的故障诊断方法与实现

针对应变式多维力传感器在应用中往往出现测量电路的短路、断路、虚短、虚断等故障问题,提出基于恒流激励与矩阵扫测的故障诊断方法。针对短路故障,提出采用恒流扫测传感器输出引线与传感器基体之间以及传感器的两两输出引线之间阻值的方法来进行故障诊断;针对断路故障,对传感器各通道进行独立诊断,给出了恒流矩阵扫测方式,建立了断路故障查询表,以根据扫测结果采用查表法进行故障诊断;针对虚短、虚断故障,采取多次循环扫测、根据故障出现次数来辨别判断。据此,以MSP430F5529单片机为核心研制了低功耗电池供电式应变多维力传感器故障诊断系统,适用于多至8个通道的多维力传感器。测试结果表明,所研制的故障诊断系统针对简单故障或较为复杂的故障情况均可通过一次自动诊断或自动诊断与人工排查相结合的多次诊断方式来正确地判断出故障类型和位置,且8通道故障诊断耗时仅需约13 s,从而能够大幅缩短应变式多维力传感器的故障排查时间,提高传感器维护效率。

基于示值误差拟合的电磁流量计特征系数计算方法

目前,采用基于绝对误差的拟合方法计算电磁流量计仪表特征系数,会导致电磁流量计在小流速时示值误差较大,降低了准确度等级。为了反映电磁流量计本身固有的准确度等级,提出了基于示值误差的拟合方法计算仪表特征系数,充分考虑小流速点的测量误差,即以示值误差的平方和最小为驱动,使测量流速与标准流速之间的示值误差的平方和为最小。对两台不同口径的电磁流量计进行标定试验,比较两种不同方法计算出的仪表特征系数的测量效果发现,对于相同的标定数据,采用示值误差的拟合方法计算出的仪表特征系数的电磁流量计的测量准确度高于采用绝对误差拟合方法。试验结果表明,采用示值误差的拟合方法计算出的仪表特征系数减小了电磁流量计测量小流速时的示值误差,在电磁流量计的量程下限依然可以保持较高的测量准确度,能真实地反映仪表最佳的准确度等级。

基于互相关分析的低雷诺数涡街流量计设计

针对常规涡街流量计难以测量雷诺数在5 000-20 000内流量的问题,研制测量低雷诺数流量的涡街流量计,以扩展量程比。重新设计涡街流量计一次仪表,以满足互相关分析的要求。充分利用两个压电传感器输出信号的相似性,采用互相关分析方法,实现低雷诺数流量的测量。提出一种基于互相关分析快速计算时延的方法,保证仪表的实时性。采用三次样条插值的方法,大大减小较低的采样频率对延迟时间测量精度的影响。以低功耗单片机MSP430F6459为核心,研制成功低功耗、两线制涡街流量变送器。水流量标定结果表明,该涡街流量计量程下限所对应的雷诺数为6 649,测量精度为1级。

互相关分析中有偏估计与无偏估计的比较

本文通过理论分析和Matlab仿真得出。周期信号需采用有偏估计,且要求延迟时间小于信号周期;非周期信号中,对于局部峰值点和周期变化较小的一类准周期信号,有偏估计要求延迟时间小于信号近似周期,无偏估计对延迟时间的大小没有要求,但抗干扰能力较差。对于冲击信号,有偏估计和无偏估计均能满足要求,且对延迟时间的大小没有限制。

基于双电荷放大器的数字式两线制HART涡街流量变送器

针对耐高温涡街流量传感器灵敏度低及引入HART通信增加数字式两线制仪表的功耗且通信稳定性容易受电源影响的问题,研制了基于双电荷放大器的数字式两线制HART涡街流量变送器。采用两级电荷放大器和两级低通滤波器的信号调理电路,对耐高温涡街流量传感器输出的幅值较小的信号进行放大和滤波,获得稳定的流量信号;采用两路隔离电源的电源设计方案,提高电源的负载能力,并保证通信的稳定性,在进行数字信号处理的同时,实现两线制HART通信。实验结果表明,该变送器测量精度较高、量程下限较低,且满足低功耗要求。