CN105698881A - 基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计 - Google Patents

基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计 Download PDF

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CN105698881A CN201610145405.3A CN201610145405A CN105698881A CN 105698881 A CN105698881 A CN 105698881A CN 201610145405 A CN201610145405 A CN 201610145405A CN 105698881 A CN105698881 A CN 105698881A
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林波
李伟
管冰
宋雪松
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Abstract

本发明公开了基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，该流量计包括开关电源电路、主控电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，主控电路上依电回路方式联接开关电源电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，整体构成电磁流量计的电回路。本发明采用快速傅里叶变换(FFT)分析方法分析出混有干扰信号的流量信号频谱，根据流量信号和励磁信号的频率一致，在流量信号频率已知的基础上将干扰信号和流量信号分离出来，通过FFT运算流量信号的幅值，扩展电磁流量计量程比，实现微小流量高精度测量。

Description

基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计
技术领域
本发明涉及流量检测领域，具体涉及一种基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计。
背景技术
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律来测量导电液体体积流量的仪表。电磁流量计广泛采用的励磁方式有低频方波励磁和三值波励磁。这两种励磁方式在一定程度上克服了正交干扰、微分干扰、同相干扰、串模干扰等等干扰信号，提高了测量精度，但是在低流速时，由于传感器信号微弱，使得传感器输出信号的信噪比下降，传统的测量方式无法区分出干扰信号和流量信号，使得电磁流量计量程比和微小流量高精度测量受到限制。
发明内容
本发明的目的是：提供一种基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，采用快速傅里叶变换(FFT)分析方法分析出混有干扰信号的流量信号频谱，根据流量信号和励磁信号的频率一致，在流量信号频率已知的基础上将干扰信号和流量信号分离出来，通过FFT运算流量信号的幅值，扩展电磁流量计量程比，实现微小流量高精度测量。
本发明的技术解决方案是：该基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计包括开关电源电路、主控电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，主控电路上依电回路方式联接开关电源电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，整体构成电磁流量计的电回路。
本发明的优点是：
1、开关电源电路将市电220V变换成+14V、-14V、+5V、+25V，再通过稳压芯片稳压成+12V、-12V、+3.3V、+24V，给励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路、RS485通信电路提供电源。
2、励磁电路为传感器线圈提供低频方波励磁。
3、前置放大电路将流量信号经过放大滤波后通过AD变换成数字量然后FFT运算计算出流速流量再由4~20mA输出电路实现模拟远传，也可以通过频率输出电路和HART通信电路、RS485通信电路实现数字远传。
4、采用快速傅里叶变换FFT算法数字信号处理技术，实现电磁流量信号从时域到频域转换，将模拟信号处理转换成数字信号处理，通过频谱分析能够在微小流量测量时准确的将流量信号分离出来，扩宽量程比，实现微小流量的高精度测量，具有测量精度高、可靠性高、一致性好、设计灵活等优点。
附图说明
图1为本发明硬件框图。
图2为本发明电源整流滤波电路。
图3为本发明开关电源电路。
图4为本发明励磁电路。
图5为本发明前置放大电路。
图6为本发明4~20mA输出电路。
图7为本发明RS485通信电路。
图8为本发明HART通信电路。
图9为本发明主控电路。
图10为本发明频率输出电路。
图11为本发明报警输出电路。
图12为本发明励磁控制和AD采样控制时序图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的核心是：将快速傅里叶变换技术应用到电磁流量计信号处理上，由电磁流量计的原理可知感应电动势的大小与流体流速成正比，常规的方案是直接测量感应电动大小然后计算出流量，本发明根据信号频率和励磁频率一致的特性，通过快速傅里叶变换算法实现数字滤波直接将对应励磁频率的流量信号的幅值计算出来。
本发明的总体硬件框图如图1所示，包括开关电源电路、主控电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，主控电路上依电回路方式联接开关电源电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，整体构成电磁流量计的电回路。
本发明的电源电路设计性能关系到整个流量计的性能。流量计电路需要多组不同的电压，有的电压相互直接还需要隔离，电源的纹波系数直接影响放大电路的灵敏度，所以相比较其他仪表电源电路要复杂的多。开关电源电路的前端电路如图2所示，整流滤波电路的连接关系是：220V接插件J1的一端接热敏电阻RT1，中间直接接地，另一端接保险丝FU1；RT1的另一端接压敏电阻RV1、RV3和电容C5、滤波电感输入脚的一端；压敏电阻RV3的另一端接气体放电管和压敏电阻RV2的一端；保险丝FU1的另一端接压敏电阻RV1、RV2和电容C5、滤波电感输入的另一端；气体放电管的另一端接地；滤波电感输出的一端接电容C3、C4和整流桥D1的交流输入一端；滤波电感输出另一端接电容C4另一端接C6一端和整流桥D1交流输入另一端；电容C3和C6另一端接地；整流桥D1输出一端接电容C9正端，整流桥D1另一端接电容C9负端；电容CY1一端接电容C9正端;一端接电容C9负端。
图3为开关电源电路，产生需要的+12V、-12V、+24、+25V、5V，其电路连接关系是:电容C22正端接Z1TL431的负输入端和电阻R7的一端、电阻R8的一端、光耦U33输入负端；电容C22负端接Z1的正端电阻R10的一端；Z1的参考端接电阻R10的另一端和电容C8的一端、电阻R9的一端；电阻R9的另一端接电容C7的一端；电容C8的另一端接电阻R8的另一端；电阻R7的另一端接电阻R6的一端；电阻R6的另一端接光耦U33输入正端；光耦U33的输出一端接电容C12正端和电阻R2的一端；电容C12的负端接高频变压器T13脚；高频变压器T13脚和电容C9的负接相连；电阻R2的另一端接二极管VD1负端；二极管VD1正端接高频变压器T14脚；光耦U33另一端接电容C25一端和R11的一端和开关电源芯片U1的1脚；C25另一端接C26负端接电容C9负端；电容C26正端接电阻R11另一端；开关电源芯片U1的3、4、5脚接电容C9负端；开关电源芯片U1的2脚接R5的一端；R5的另一端接C9的正端；开关电源芯片U1的7脚接二极管D3的正端和高频变压器T12脚；D3的负端接R1的一端；R1的另一端和瞬态管D2的负极、R3的一端、C10的一端接接；D2的另一端和R3的另一端和C10的另一端和高频变压器T1的1脚连接；T1的5脚接二极管VD2的正级；二极管的负极和电容C13正级、电感L2的一端连接；T1的6脚接和C13的负极、C17的负极、C23的一端连一起；L2的另一端接C17的正级接C23的另一端；T1的7脚接VD6的正级；VD6的负极和电容C11的正级和电感L6的一端连接；电感的另一端接电容C21的正级和C7的一端；T1的8脚和C11的负端、C21负端、C7的另一端连接；T1的9脚接二极管VD3的正级；VD3负端接电容C14正端、电感L3一端；电感L3另一端接电容C18正端和电容C24一端；电容C24另一端和C18负端、C14负端、T1的10脚连接；T1的11脚连二极管VD4的正端；VD4的负端和电容C15正端、电感L4一端连接；电感L4另一端和电容C19正端和电容C1的一端连接；电容C1的另一端和C19的负端、C15的负端、T1的12脚连接；T1的12脚和电容C16正端、电容C20正端、电容C2的一端连接；T1的13脚和二极管VD5的负端连接；VD5正端和电容C16负端电感L5的一端连接；电感L5另一端和电容C20的负端，电容C2的另一端连接。
本发明的励磁电路对磁场的稳定性有影响，因而对流量信号精度产生影响；本发明采用开关式恒流励磁方式，提高了磁场的稳定性，为高精度测量奠定基础；如图4所示，励磁电路的连接关系是:MOS管Q13的D极和电阻R17的一端和MOS管Q10的G极相连；MOS管Q13G级和OP1连接；Q3的S极和电阻R29一端和电阻R30的一端和MOS管Q12的S极连接；R29的另一端和MOS管Q11G极和MOS管Q10S极连接；MOS管Q11的D极和MOS管Q7的S极连接；Q11的S极和MOS管Q14的S极连接；MOS管Q14的D极和MOS管Q6的S极连接；MOS管Q14的G极和电阻R30的一端连接；电阻R30的另一端和电阻R29的一端连接；Q14的G极和Q9的S极连接；Q9的G极和电阻R26一端；电阻R26另一端接+12V；Q12的D极接Q9的G极；Q6的D极接电阻R24的一端和电阻R23的一端和MOS管Q7的D极；Q6的G极接R24的另一端；Q7的G极接R23的另一端；开关电源芯片U8的1、6、7、8脚连到+12V；U8的4脚接3.3V电源的地；U8的5脚接电阻R37和电阻R34的一端；电阻R37一端接3.3V电源的地；U8的3脚接C22的一端；C22的一端接3.3V电源地；U8的2脚接二极管D15的负极；二极管D15的负极接3.3V电源的地；电感L4的一端接U8的2脚；电感L4的另一端接电阻R34的另一端；电容C21的一端接电感L4的另一端；电容C21的另一端接3.3V电源地；运放U3的12脚与电阻R7和电阻R3的一端连接；电阻R7的另一端与电压基准U1的负极相连；电压基准U1的正级接地；电阻R7的另一端与电阻R6的一端相连；电阻R9的一端与电阻R12的一端相连；电阻R9的另一端与运放U3的13脚相连；运放的10脚与电阻R18的一端相连；电阻R18的另一端与电阻R19的一端相连；电阻R19的另一端与电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端与电阻R20连接；电阻R20的另一端与运放U3的8脚连接；电容C11的一端月电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与C11的另一端和R8的一端连接；电阻R8的另一端和电容C6、C7、C8、C9、C4的一端连接和二极管D7、D8正极和二极管D9、D20负极连接；D7的另一端与MOS管Q1的S极连接；Q2的D极与二极管D4的负接连接；二极管D8的负极与二极管D4的正极连接；二极管D20的正极与电阻R51的一端连接；电阻R51的另一端与三极管Q20的发射极连接；Q20的基极与二极管D20的正极连接；Q20的集电极与电阻R50的一端连接；MOS管Q5的D极与二极管D9的正极连接和电感L1的一端连接；MOS管Q5的S极与地连接；MOS管Q5的G极与施密特U2的4、6、8、10、12脚连接；U2的3、5、9、11、13脚和U2的2脚连接；U2的1脚和电阻R50的一端连接；二极管D2的负极与二极管D5的正极连接；二极管D2的正极与二极管D3的正极连接；二极管D3的负极与二极管D6的正极连接；二极管D6的负极与二极管D5的负极连接；开关电源芯片U4的8脚与电阻R10的一端连接；电阻R10的另一端与U4的6脚和电感L2的一端连接；U4的7脚与电阻R10的一端连接；U4的5脚与电阻R17、电阻R11的一端连接；U4的3脚与电容C14的一端连接；电容C14的另一端与U4的4脚连接；U4的2脚与U4的4脚连接；电感L2的另一端月D10的正极连接；D10的负极与电阻R11的另一端连接；电阻R11的另一端与电容C12的一端连接;电容C12的另一端与U4的4脚连接。
本发明的信号放大电路是将电磁流量计的传感器感应电动势微弱信号进行差分放大的同时抑制共模干扰，第一级增益设置不是很大，防止后级放大电路饱和；第二级进行低通滤波，将干扰信号进行模拟滤波；再进AD进行采样，FFT采样遵循奈奎斯特采样定律；如图5所示，前置放大电路的连接关系是:运放U2的5脚接电阻R4的一端；运放的6脚接电阻R5的一端和R7的一端和C2的一端；电阻R4的另一端接电容C2的另一端和电阻R8的一端；电阻R8的另一端接电阻R7的另一端；电阻R5的另一端接运放U2的7脚；运放的5脚接电容C3的一端；电容C3的另一端接仪表放大U3的输出6脚；仪表放大的1脚接电阻R3的一端；仪表放大U3的8脚接电阻R3的另一端；仪表放大U3的2脚接电阻R6的一端；电阻R6的另一端接电容C4的一端；电容C4的另一端接电容C1的一端；电容C1的另一端接地；仪表放大U3的3脚接电阻R9的一端；电阻R9的另一端接电容C6的一端；AD转换U1的5脚接电阻R2的一端；电阻R1的一端接U1的5脚。
本发明4~20mA输出电路采用PWM型DA通过U/I转换，其温度漂移精度高；如见图6所示，4~20mA输出电路的连接关系是：电容C20的一端接电阻R36和电阻R31和施密特触发U5F的13脚；电阻R31的另一端接电容C17的一端和电容C18的一端；电容C17的另一端接电阻R33的一端和电阻R35的一端；电容C18的另一端接电阻R33的另一端和运放U10A的正输入端；电阻R35的另一端接施密特触发器U5F的12脚；基准U9的阴极与电容C18的一端连；基准U9的阳极接电阻R36的另一端；电容C19的一端接基准U9的阴极；稳压管D14的阴极接基准U9的阴极；稳压管D14的阳极接电阻R38的一端；电阻R38的另一端接基准U9的阳极；电阻R39的一端接稳压管D14的阳极与运放U10A的4脚；电阻R39的另一端接地；运放U10A的8脚接24V；运放的负输入端接MOS管Q15的漏极；运放U10A的输出端接MOS管Q15的栅极；MOS管Q15的源极接二极管D16的阳极；运放的负输入端接电阻R32的一端；电阻R32的另一端接稳压管D14的阴极；稳压管D14的阴极接发光二级管D13的阴极；发光二极管D13的阳极接24V。
本发明RS485通信电路如图7所示，其连接关系是:485芯片U11的1脚接电阻R40的一端；485芯片U11的2脚与3脚相连；485芯片U11的5脚接地；485芯片U11的脚6脚接电阻R42的一端和瞬态管D17的阴极；电阻R42的另一端接地；瞬态管D17的阳极接地；485芯片U11的7脚接电阻R41的一端和瞬态管D18的阴极；电阻R41的另一端接5V；瞬态管D18的阳极接地。
本发明HART通信电路如图8所示，其连接关系是:HART芯片的1脚与2脚相连接3.3V；HART芯片的3脚接地；电容C2的一端接3.3v；电容C2的另一端接地；HART芯片的7脚接晶振的一端和电容C3的一端；HART芯片的8脚接晶振的另一端和电容C4的一端；电容C3的另一端接地；电容C4的另一端接地；HART芯片的9脚、10脚接地；HART芯片的11脚接3.3V；HART芯片的11脚接电容C5的一端；电容C5的另一端接地；HART芯片的12脚接电阻R4的一端；电阻R4的另一端接电容C10和运放U2的正输入端和；电容C10的另一端接地；HART芯片的13脚接电容C6、C7、电阻R2的一端；电容C6、C7的另一端接地；电阻R2的另一端接HART芯片的14脚、电阻R1、电容C8的一端；电阻R1的另一端接地；电容C8的另一端接电容C9、电阻R3的一端；电容C9的另一端接地；电阻R3的另一端接电容C11的一端；HART芯片的15脚、16脚、17脚、18脚接地；电容C1、C14一端接3.3V；电容C1、C14另一端接地；运放U2的2脚接地；运放U2的5脚接3.3V和电容C12的一端；电容C12的另一端接地；运放U2的负输入端接运放U2的输出；运放的输出接电容C13的一端。
本发明的主控电路如图9所示，其连接关系是:单片机U4的22、53、63脚与电容C8的一端和电容C9的一端连接;电容C8的另一端与晶振Y1的一端连接；晶振Y1的另一端与电容C9的另一端连接；单片机的20脚与电容C11的一端练级；电容C11的另一端接地；电阻R14的另一端接VCC；稳压芯片V1的输出端与电容的一端连接；电容的另一端与稳压芯片V1的公共端连接；稳压芯片V1、V2、V3的输入端接5V；稳压芯片V2的输出端电容C10的另一端；电容C10的一端接公共端；电容C14的一端接稳压芯片V3的输出端；电容C14的另一端接稳压芯片V3的公共端；运算放大器U5的6脚接电阻R12的一端；电阻R12的另一端接+5V；运放U5的6脚接电阻R10的一端；电阻R10的另一端接运放的输出端7脚；运放U5的3脚和5脚接地；运放的2脚接电阻R15的另一端；电阻R15的另一端接+3V；运放的2脚接电阻R13的一端；电阻R13的另一端接运放的1脚；单片机U30的8脚接电容C31的一端；电容C31的另一端接地；施密特触发器U8的9脚接电容C17的一端；电容C17的另一端接地；U8的9脚接电阻R20的一端；电阻R20的另一端接U8的1、3、5、11、13脚同时也接U8的8脚；U8的2、4、6、10、12脚接电容C20的一端；二极管D2的负极接二极管D3的负极同时接电容C22、C23的一端；二极管D2的正极接二极管D4的负极；二极管D4的正极接二极管D5的正极；二极管D5的负接D3的正极；电容C22另一端接电容C24的一端；电容C24的另一端接电容C25的另一端；电容C25的一端接电容C23的另一端；电容C13一端电阻R16的一端；电容C13的另一端接电阻R16的另一端；电阻R16的另一端接光耦U6的输入正极；光耦U6的输入负极接地；光耦U6的集电极接3.3V；光耦U6的发射极接光耦U7的集电极；光耦U7的发射极接地；光耦U7的输入正极接VCC；光耦U7的负极接电阻R17的一端；电阻R17的另一端接电容C15的一端；电容C15的另一端接光耦的输入负极；光耦U9的输入正极和电容C16的一端和电阻R18的一端连接；电阻R18另一端和电容C16的另一端连接并与光耦U7负极相连；电阻R18的另一端与电阻R19的一端和电容C18的一端连接；电容C18和电阻R19的另一端连接；光耦U9的输入负极接地；光耦U9输出集电极接3.3V光耦U9输出发射极接光耦U10集电极；U10发射极接地；光耦U11的集电极接VCC；U11的发射极和光耦U12的集电极连接；U12的发射极接地；U11的输入正极接R21的一端连接；U11的输入正极与C19一端连接；U12的输入正极接3.3V，输入负极接电阻R22一端和电容C21一端；电阻R22另一端与电容C21另一端连接。
本发明的频率输出电路如图10所示，其连接关系是：光耦U33输入正极与电阻R61的一端连接；电阻R61另一端接3.3V。
本发明的报警输出电路如图11所示，其连接关系是：光耦U25的输入正极与电阻R87一端连接；电阻R87另一端接3.3V。

Claims (10)

1.基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：该流量计包括开关电源电路、主控电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，主控电路上依电回路方式联接开关电源电路、励磁电路、前置放大电路、频率输出电路、报警输出电路、4~20mA输出电路、HART通信电路和RS485通信电路，整体构成电磁流量计的电回路。
2.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：开关电源电路的前端整流滤波电路的连接关系是：220V接插件J1的一端接热敏电阻RT1，中间直接接地，另一端接保险丝FU1；RT1的另一端接压敏电阻RV1、RV3和电容C5、滤波电感输入脚的一端；压敏电阻RV3的另一端接气体放电管和压敏电阻RV2的一端；保险丝FU1的另一端接压敏电阻RV1、RV2和电容C5、滤波电感输入的另一端；气体放电管的另一端接地；滤波电感输出的一端接电容C3、C4和整流桥D1的交流输入一端；滤波电感输出另一端接电容C4另一端接C6一端和整流桥D1交流输入另一端；电容C3和C6另一端接地；整流桥D1输出一端接电容C9正端，整流桥D1另一端接电容C9负端；电容CY1一端接电容C9正端；一端接电容C9负端；开关电源电路产生需要的+12V、-12V、+24、+25V、5V，其电路连接关系是:电容C22正端接Z1TL431的负输入端和电阻R7的一端、电阻R8的一端、光耦U33输入负端；电容C22负端接Z1的正端电阻R10的一端；Z1的参考端接电阻R10的另一端和电容C8的一端、电阻R9的一端；电阻R9的另一端接电容C7的一端；电容C8的另一端接电阻R8的另一端；电阻R7的另一端接电阻R6的一端；电阻R6的另一端接光耦U33输入正端；光耦U33的输出一端接电容C12正端和电阻R2的一端；电容C12的负端接高频变压器T13脚；高频变压器T13脚和电容C9的负接相连；电阻R2的另一端接二极管VD1负端；二极管VD1正端接高频变压器T14脚；光耦U33另一端接电容C25一端和R11的一端和开关电源芯片U1的1脚；C25另一端接C26负端接电容C9负端；电容C26正端接电阻R11另一端；开关电源芯片U1的3、4、5脚接电容C9负端；开关电源芯片U1的2脚接R5的一端；R5的另一端接C9的正端；开关电源芯片U1的7脚接二极管D3的正端和高频变压器T12脚；D3的负端接R1的一端；R1的另一端和瞬态管D2的负极、R3的一端、C10的一端接接；D2的另一端和R3的另一端和C10的另一端和高频变压器T1的1脚连接；T1的5脚接二极管VD2的正级；二极管的负极和电容C13正级、电感L2的一端连接；T1的6脚接和C13的负极、C17的负极、C23的一端连一起；L2的另一端接C17的正级接C23的另一端；T1的7脚接VD6的正级；VD6的负极和电容C11的正级和电感L6的一端连接；电感的另一端接电容C21的正级和C7的一端；T1的8脚和C11的负端、C21负端、C7的另一端连接；T1的9脚接二极管VD3的正级；VD3负端接电容C14正端、电感L3一端；电感L3另一端接电容C18正端和电容C24一端；电容C24另一端和C18负端、C14负端、T1的10脚连接；T1的11脚连二极管VD4的正端；VD4的负端和电容C15正端、电感L4一端连接；电感L4另一端和电容C19正端和电容C1的一端连接；电容C1的另一端和C19的负端、C15的负端、T1的12脚连接；T1的12脚和电容C16正端、电容C20正端、电容C2的一端连接；T1的13脚和二极管VD5的负端连接；VD5正端和电容C16负端电感L5的一端连接；电感L5另一端和电容C20的负端，电容C2的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：励磁电路采用开关式恒流励磁方式，励磁电路的连接关系是:MOS管Q13的D极和电阻R17的一端和MOS管Q10的G极相连；MOS管Q13G级和OP1连接；Q3的S极和电阻R29一端和电阻R30的一端和MOS管Q12的S极连接；R29的另一端和MOS管Q11G极和MOS管Q10S极连接；MOS管Q11的D极和MOS管Q7的S极连接；Q11的S极和MOS管Q14的S极连接；MOS管Q14的D极和MOS管Q6的S极连接；MOS管Q14的G极和电阻R30的一端连接；电阻R30的另一端和电阻R29的一端连接；Q14的G极和Q9的S极连接；Q9的G极和电阻R26一端；电阻R26另一端接+12V；Q12的D极接Q9的G极；Q6的D极接电阻R24的一端和电阻R23的一端和MOS管Q7的D极；Q6的G极接R24的另一端；Q7的G极接R23的另一端；开关电源芯片U8的1、6、7、8脚连到+12V；U8的4脚接3.3V电源的地；U8的5脚接电阻R37和电阻R34的一端；电阻R37一端接3.3V电源的地；U8的3脚接C22的一端；C22的一端接3.3V电源地；U8的2脚接二极管D15的负极；二极管D15的负极接3.3V电源的地；电感L4的一端接U8的2脚；电感L4的另一端接电阻R34的另一端；电容C21的一端接电感L4的另一端；电容C21的另一端接3.3V电源地；运放U3的12脚与电阻R7和电阻R3的一端连接；电阻R7的另一端与电压基准U1的负极相连；电压基准U1的正级接地；电阻R7的另一端与电阻R6的一端相连；电阻R9的一端与电阻R12的一端相连；电阻R9的另一端与运放U3的13脚相连；运放的10脚与电阻R18的一端相连；电阻R18的另一端与电阻R19的一端相连；电阻R19的另一端与电阻R21的一端连接；电阻R21的另一端与电阻R20连接；电阻R20的另一端与运放U3的8脚连接；电容C11的一端月电阻R13的一端连接；电阻R13的另一端与C11的另一端和R8的一端连接；电阻R8的另一端和电容C6、C7、C8、C9、C4的一端连接和二极管D7、D8正极和二极管D9、D20负极连接；D7的另一端与MOS管Q1的S极连接；Q2的D极与二极管D4的负接连接；二极管D8的负极与二极管D4的正极连接；二极管D20的正极与电阻R51的一端连接；电阻R51的另一端与三极管Q20的发射极连接；Q20的基极与二极管D20的正极连接；Q20的集电极与电阻R50的一端连接；MOS管Q5的D极与二极管D9的正极连接和电感L1的一端连接；MOS管Q5的S极与地连接；MOS管Q5的G极与施密特U2的4、6、8、10、12脚连接；U2的3、5、9、11、13脚和U2的2脚连接；U2的1脚和电阻R50的一端连接；二极管D2的负极与二极管D5的正极连接；二极管D2的正极与二极管D3的正极连接；二极管D3的负极与二极管D6的正极连接；二极管D6的负极与二极管D5的负极连接；开关电源芯片U4的8脚与电阻R10的一端连接；电阻R10的另一端与U4的6脚和电感L2的一端连接；U4的7脚与电阻R10的一端连接；U4的5脚与电阻R17、电阻R11的一端连接；U4的3脚与电容C14的一端连接；电容C14的另一端与U4的4脚连接；U4的2脚与U4的4脚连接；电感L2的另一端月D10的正极连接；D10的负极与电阻R11的另一端连接；电阻R11的另一端与电容C12的一端连接;电容C12的另一端与U4的4脚连接。
4.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：前置放大电路的连接关系是:运放U2的5脚接电阻R4的一端；运放的6脚接电阻R5的一端和R7的一端和C2的一端；电阻R4的另一端接电容C2的另一端和电阻R8的一端；电阻R8的另一端接电阻R7的另一端；电阻R5的另一端接运放U2的7脚；运放的5脚接电容C3的一端；电容C3的另一端接仪表放大U3的输出6脚；仪表放大的1脚接电阻R3的一端；仪表放大U3的8脚接电阻R3的另一端；仪表放大U3的2脚接电阻R6的一端；电阻R6的另一端接电容C4的一端；电容C4的另一端接电容C1的一端；电容C1的另一端接地；仪表放大U3的3脚接电阻R9的一端；电阻R9的另一端接电容C6的一端；AD转换U1的5脚接电阻R2的一端；电阻R1的一端接U1的5脚。
5.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：4~20mA输出电路采用PWM型DA通过U/I转换，4~20mA输出电路的连接关系是：电容C20的一端接电阻R36和电阻R31和施密特触发U5F的13脚；电阻R31的另一端接电容C17的一端和电容C18的一端；电容C17的另一端接电阻R33的一端和电阻R35的一端；电容C18的另一端接电阻R33的另一端和运放U10A的正输入端；电阻R35的另一端接施密特触发器U5F的12脚；基准U9的阴极与电容C18的一端连；基准U9的阳极接电阻R36的另一端；电容C19的一端接基准U9的阴极；稳压管D14的阴极接基准U9的阴极；稳压管D14的阳极接电阻R38的一端；电阻R38的另一端接基准U9的阳极；电阻R39的一端接稳压管D14的阳极与运放U10A的4脚；电阻R39的另一端接地；运放U10A的8脚接24V；运放的负输入端接MOS管Q15的漏极；运放U10A的输出端接MOS管Q15的栅极；MOS管Q15的源极接二极管D16的阳极；运放的负输入端接电阻R32的一端；电阻R32的另一端接稳压管D14的阴极；稳压管D14的阴极接发光二级管D13的阴极；发光二极管D13的阳极接24V。
6.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：RS485通信电路的连接关系是:485芯片U11的1脚接电阻R40的一端；485芯片U11的2脚与3脚相连；485芯片U11的5脚接地；485芯片U11的脚6脚接电阻R42的一端和瞬态管D17的阴极；电阻R42的另一端接地；瞬态管D17的阳极接地；485芯片U11的7脚接电阻R41的一端和瞬态管D18的阴极；电阻R41的另一端接5V；瞬态管D18的阳极接地。
7.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：HART通信电路的连接关系是:HART芯片的1脚与2脚相连接3.3V；HART芯片的3脚接地；电容C2的一端接3.3v；电容C2的另一端接地；HART芯片的7脚接晶振的一端和电容C3的一端；HART芯片的8脚接晶振的另一端和电容C4的一端；电容C3的另一端接地；电容C4的另一端接地；HART芯片的9脚、10脚接地；HART芯片的11脚接3.3V；HART芯片的11脚接电容C5的一端；电容C5的另一端接地；HART芯片的12脚接电阻R4的一端；电阻R4的另一端接电容C10和运放U2的正输入端和；电容C10的另一端接地；HART芯片的13脚接电容C6、C7、电阻R2的一端；电容C6、C7的另一端接地；电阻R2的另一端接HART芯片的14脚、电阻R1、电容C8的一端；电阻R1的另一端接地；电容C8的另一端接电容C9、电阻R3的一端；电容C9的另一端接地；电阻R3的另一端接电容C11的一端；HART芯片的15脚、16脚、17脚、18脚接地；电容C1、C14一端接3.3V；电容C1、C14另一端接地；运放U2的2脚接地；运放U2的5脚接3.3V和电容C12的一端；电容C12的另一端接地；运放U2的负输入端接运放U2的输出；运放的输出接电容C13的一端。
8.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：主控电路的连接关系是:单片机U4的22、53、63脚与电容C8的一端和电容C9的一端连接;电容C8的另一端与晶振Y1的一端连接；晶振Y1的另一端与电容C9的另一端连接；单片机的20脚与电容C11的一端练级；电容C11的另一端接地；电阻R14的另一端接VCC；稳压芯片V1的输出端与电容的一端连接；电容的另一端与稳压芯片V1的公共端连接；稳压芯片V1、V2、V3的输入端接5V；稳压芯片V2的输出端电容C10的另一端；电容C10的一端接公共端；电容C14的一端接稳压芯片V3的输出端；电容C14的另一端接稳压芯片V3的公共端；运算放大器U5的6脚接电阻R12的一端；电阻R12的另一端接+5V；运放U5的6脚接电阻R10的一端；电阻R10的另一端接运放的输出端7脚；运放U5的3脚和5脚接地；运放的2脚接电阻R15的另一端；电阻R15的另一端接+3V；运放的2脚接电阻R13的一端；电阻R13的另一端接运放的1脚；单片机U30的8脚接电容C31的一端；电容C31的另一端接地；施密特触发器U8的9脚接电容C17的一端；电容C17的另一端接地；U8的9脚接电阻R20的一端；电阻R20的另一端接U8的1、3、5、11、13脚同时也接U8的8脚；U8的2、4、6、10、12脚接电容C20的一端；二极管D2的负极接二极管D3的负极同时接电容C22、C23的一端；二极管D2的正极接二极管D4的负极；二极管D4的正极接二极管D5的正极；二极管D5的负接D3的正极；电容C22另一端接电容C24的一端；电容C24的另一端接电容C25的另一端；电容C25的一端接电容C23的另一端；电容C13一端电阻R16的一端；电容C13的另一端接电阻R16的另一端；电阻R16的另一端接光耦U6的输入正极；光耦U6的输入负极接地；光耦U6的集电极接3.3V；光耦U6的发射极接光耦U7的集电极；光耦U7的发射极接地；光耦U7的输入正极接VCC；光耦U7的负极接电阻R17的一端；电阻R17的另一端接电容C15的一端；电容C15的另一端接光耦的输入负极；光耦U9的输入正极和电容C16的一端和电阻R18的一端连接；电阻R18另一端和电容C16的另一端连接并与光耦U7负极相连；电阻R18的另一端与电阻R19的一端和电容C18的一端连接；电容C18和电阻R19的另一端连接；光耦U9的输入负极接地；光耦U9输出集电极接3.3V光耦U9输出发射极接光耦U10集电极；U10发射极接地；光耦U11的集电极接VCC；U11的发射极和光耦U12的集电极连接；U12的发射极接地；U11的输入正极接R21的一端连接；U11的输入正极与C19一端连接；U12的输入正极接3.3V，输入负极接电阻R22一端和电容C21一端；电阻R22另一端与电容C21另一端连接。
9.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：频率输出电路的连接关系是：光耦U33输入正极与电阻R61的一端连接；电阻R61另一端接3.3V。
10.根据权利要求1所述的基于快速傅里叶变换的高精度电磁流量计，其特征是：报警输出电路的连接关系是：光耦U25的输入正极与电阻R87一端连接；电阻R87另一端接3.3V。
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