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流速儀信號計算機采集系統的設計2002年9月(2)

    電路的抗干擾能力是一個非常關鍵的問題。開始實際調試時,由于電源及信號線處理得不好,干擾信號與觸點的抖動信號交織在一起,導致計算機無法分辨出哪是干擾波形哪是觸點的信號,常常出現誤計、漏計的情況。為此,在流速儀信號側,電源地必須與系統的大地良好接觸,在計算機側的電源必須徹底與交流電源隔開,地與計算機系統地良好接觸。流速儀信號的傳輸線采用絞距為1cm的雙絞線,傳輸距離要盡可能地短。

   PCL-836是一個多功能板卡,具有定時器-計數器和數字量I/O接口。板上有16位減法計數器,10MHz振蕩器和16位TTL輸入/輸出接口,4個用于定時和計數功能的Intel8245定時器-計數器蕊片,每片含有3個計數器。板上具有可編程的數字濾波器,每個計數器可由編程選擇使用或不使用濾波,濾波時間常數在1.6 范圍內可變;可編程的基本時鐘輸出功能,其頻率范圍為153Hz~5MHz。

從現場來的3臺流速儀的信號,經信號調理板處理后送到PCL-836CLK0、CLK1、CLK2端(CLK3作為備用路),這三端分別對應于板上3個16位計數器0,1及2(Counter0、Counter1、Counter2)的脈沖信號輸入端,計算機根據I/O接口地址讀取相應計數器的值,從而記錄流速儀發來的脈沖信號個數。每一個計算器可有6種工作方式,工作于何種方式可由寫入“計數器讀/寫與控制”寄存器的控制字(control word)決定?刂谱指袷饺缦拢

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

SC1

SC0

KW1

KW0

M2

M1

M0

BCD

   其中,SC1與SC0用于選擇計數器,RW1與RW0選擇讀/寫操作,M2,M2和M0選擇計數器6種工作方式的一種,BCD位用于選擇何種數制進行計數,即以二進制/二一十進制數計數。

3  系統軟件設計

   流速儀信號采集程序用Visual Basic寫成,具有信號采集、信號濾波、計數程序、數據處理、數據計算、檢定成果報表打印、檢定證書打印等功能。生成的流速儀信息輸入操作畫面如圖4所示,流速儀表數據處理畫面如圖5所示。

 圖4  流速儀信號輸入操作畫面

 

                 圖5 流速儀信號數據處理畫面

采集流速儀信號時,計算機實時捕捉信號的變化沿,利用內部時鐘計時計數,并采用軟件濾波計數,不同型號的儀器按不同的函數關系處理流速儀信號,從而做到了信號采集準確可靠,計數精確。處理程序流程如圖6所示。脈寬系數按照下列計算:

             圖6  不同型號儀器的濾波系數

式中:Rv為流速儀轉子轉率;Cs為車速因子;di,Ci分別為不同型號流速儀的水力螺距系數和儀器常數。這樣,一架流速儀在不同流速下運行時,發出的信號周期不同,軟件濾波的脈沖寬度系數隨之改變,這相當于用一個周期、脈寬可變的、規則的脈沖信號去和它相“與”,從而得到準確而不失真的信號脈沖序列。這種濾波方式簡單而效果明顯,可以隨儀器型號的變化動態地改變其濾波時間常數。這在硬件電路中幾乎是無法做到的。

為了避免開始采集瞬間儀器恰巧處在觸點接通狀態,而讀到錯誤的信號周期,采集程序讀到有脈沖信號到來時,先判斷該信號是不是第一個,如果是,則丟棄不用,再等待下一個,第二個信號到來時才開始記錄時間。讀夠規定信號個數時停止計時。每架儀器采集到的信息存入采樣數組變量,檢定結束時生成或刷新相應文件。程序流程如圖7所示。

圖7 信號采集流程圖

4 結論

   本系統迄今為止已檢定7種型號的700余臺儀器,工作穩定可靠,采集信號準確、方便、生成的畫面美觀實用,數據處理快捷、靈活,生成的數據文件便于操作和保存。


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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