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流速仪信号计算机采集系统的设计2002年9月(2)

    电路的抗干扰能力是一个非常关键的问题。开始实际调试时,由于电源及信号线处理得不好,干扰信号与触点的抖动信号交织在一起,导致计算机无法分辨出哪是干扰波形哪是触点的信号,常常出现误计、漏计的情况。为此,在流速仪信号侧,电源地必须与系统的大地良好接触,在计算机侧的电源必须彻底与交流电源隔开,地与计算机系统地良好接触。流速仪信号的传输线采用绞距为1cm的双绞线,传输距离要尽可能地短。

   PCL-836是一个多功能板卡,具有定时器-计数器和数字量I/O接口。板上有16位减法计数器,10MHz振荡器和16位TTL输入/输出接口,4个用于定时和计数功能的Intel8245定时器-计数器蕊片,每片含有3个计数器。板上具有可编程的数字滤波器,每个计数器可由编程选择使用或不使用滤波,滤波时间常数在1.6 范围内可变;可编程的基本时钟输出功能,其频率范围为153Hz~5MHz。

从现场来的3台流速仪的信号,经信号调理板处理后送到PCL-836CLK0、CLK1、CLK2端(CLK3作为备用路),这三端分别对应于板上3个16位计数器0,1及2(Counter0、Counter1、Counter2)的脉冲信号输入端,计算机根据I/O接口地址读取相应计数器的值,从而记录流速仪发来的脉冲信号个数。每一个计算器可有6种工作方式,工作于何种方式可由写入“计数器读/写与控制”寄存器的控制字(control word)决定。控制字格式如下:

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

SC1

SC0

KW1

KW0

M2

M1

M0

BCD

   其中,SC1与SC0用于选择计数器,RW1与RW0选择读/写操作,M2,M2和M0选择计数器6种工作方式的一种,BCD位用于选择何种数制进行计数,即以二进制/二一十进制数计数。

3  系统软件设计

   流速仪信号采集程序用Visual Basic写成,具有信号采集、信号滤波、计数程序、数据处理、数据计算、检定成果报表打印、检定证书打印等功能。生成的流速仪信息输入操作画面如图4所示,流速仪表数据处理画面如图5所示。

 图4  流速仪信号输入操作画面

 

                 图5 流速仪信号数据处理画面

采集流速仪信号时,计算机实时捕捉信号的变化沿,利用内部时钟计时计数,并采用软件滤波计数,不同型号的仪器按不同的函数关系处理流速仪信号,从而做到了信号采集准确可靠,计数精确。处理程序流程如图6所示。脉宽系数按照下列计算:

             图6  不同型号仪器的滤波系数

式中:Rv为流速仪转子转率;Cs为车速因子;di,Ci分别为不同型号流速仪的水力螺距系数和仪器常数。这样,一架流速仪在不同流速下运行时,发出的信号周期不同,软件滤波的脉冲宽度系数随之改变,这相当于用一个周期、脉宽可变的、规则的脉冲信号去和它相“与”,从而得到准确而不失真的信号脉冲序列。这种滤波方式简单而效果明显,可以随仪器型号的变化动态地改变其滤波时间常数。这在硬件电路中几乎是无法做到的。

为了避免开始采集瞬间仪器恰巧处在触点接通状态,而读到错误的信号周期,采集程序读到有脉冲信号到来时,先判断该信号是不是第一个,如果是,则丢弃不用,再等待下一个,第二个信号到来时才开始记录时间。读够规定信号个数时停止计时。每架仪器采集到的信息存入采样数组变量,检定结束时生成或刷新相应文件。程序流程如图7所示。

图7 信号采集流程图

4 结论

   本系统迄今为止已检定7种型号的700余台仪器,工作稳定可靠,采集信号准确、方便、生成的画面美观实用,数据处理快捷、灵活,生成的数据文件便于操作和保存。


 


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以上资料摘录自《自动化仪表》杂志
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