CN107687875B - 一种测量含气导电液体流量的电磁式涡街流量计 - Google Patents

Abstract

本发明为一种测量含气导电液体流量的电磁式涡街流量计，包括硬件系统和软件系统。硬件系统由信号调理采集模块和数字信号处理与控制模块组成。其中，信号调理采集模块采用两级交流放大电路和去直流电路，有效地提取出与流速相关的微弱的近似正弦波信号，以满足后续处理电路的要求。数字信号处理与控制模块以DSP为核心。软件系统由主监控程序、初始化模块、看门狗模块、算法模块、人机接口模块和中断模块组成。采用基于信号微分和FFT频谱分析的信号处理方法计算流量信号频率，并进行频谱重心校正和中位值滤波，得到反映流速变化的平稳频率输出。

Description

一种测量含气导电液体流量的电磁式涡街流量计

技术领域

本发明涉及流量测量领域，为电磁式涡街流量计，特别是一种基于微分和快速傅里叶变换、测量含气导电液体流量的电磁式涡街流量计。

背景技术

电磁式涡街流量计是一种基于卡门涡街原理和电磁感应原理工作的流量仪表，具有结构简单牢靠，压力损失小，使用寿命长等诸多特点。电磁式涡街流量计采用电磁的方法检测涡街的频率，与涡街流量计相比，其输出信号不受管道振动和周边振动源干扰的影响，测量可靠性高；与电磁流量计相比，信号处理难度低，无零点漂移。对于单相导电液体流量，由于电磁式涡街流量计不受振动干扰，因此，采用基于FFT(快速傅里叶变换)的频谱分析方法就能准确测量出流量信号的频率。对于气液两相流，电磁式涡街流量计要测量的是导电液体的体积流量，而气体是干扰量。由于气泡噪声的干扰，信号发生畸变，此时若仍利用单相流下的处理方法可能得不到正确的流量信号频率，从而造成较大的测量误差。而针对电磁式涡街流量计测量气液两相流这一课题，国内外学者还未开展过研究。由于气液两相流广泛存在于化工、能源动力、石油工业和食品加工等工业生产过程中，因此，研究气液两相流中含气导电液体流量的准确测量对工业生产有着十分重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于信号微分和FFT频谱分析的信号处理方法，并研制基于DSP(数字信号处理器)的电磁式涡街流量计变送器系统，实时实现算法。为了验证算法的有效性，设计一套气液两相流实验流程，进行了气液两相流水流量测量标定实验。

具体的技术解决方案如下：

电磁式涡街流量计是通过检测漩涡频率f来测量导电液体体积流量的。对于单相纯水流量，对信号进行FFT频谱分析，频谱图中幅值最大点对应的频率即为流量信号频率；对于气液两相流信号，这种方法得到的频率可能不是正确的流量信号频率。对多组不同水流量下不同注气量的流量信号的频谱图进行分析，发现气泡噪声有以下特点：气泡噪声主要为低频噪声；气泡噪声在不同注气量下的低频带宽会发生变化；气泡噪声频带可能落在电磁式涡街流量信号的频率范围内。因此，不能设计带通滤波器或陷波器来滤除干扰，也不能直接从频域中提取电磁式涡街流量频率。为此，本发明提出基于信号微分和FFT频谱分析的信号处理方法，通过对气液两相流信号进行微分处理，降低低频气泡噪声干扰，使电磁式涡街流量信号整体能量占优。换言之，对信号微分后流量信号的频率不变，且相对于低频气泡噪声，高频流量信号放大倍数变大，也就是说，基于信号微分的处理方法能放大高频流量信号，抑制低频干扰，使流量信号整体能量占优。

由于本发明是对数字信号进行处理，且每两点之间的采样间隔较短，故可用两点信号幅值之差代替该点的微分。在实现时，为了保证数据处理的实时性，进行FFT运算的点数不能太多；而为了最大程度地还原传感器输出信号，采样频率又不能太低。因此，造成频率分辨率较低，进而影响测量精度。所以，在计算出频率信息后，采用频谱重心校正的方法改善因分辨率较低而带来的误差。

为了排除随机噪声干扰，对校正后的频率每20点进行排序，去除等个数的最大值、最小值，取中间部分的平均值作为当前频率输出值。

以DSP作为信号处理和系统控制核心，研制电磁式涡街流量计信号处理硬件系统，包括信号调理采集模块和数字信号处理与控制模块。其中，信号调理采集模块采用两级交流放大电路和去直流电路，有效地提取出与流速相关的微弱的近似正弦波信号，以满足后续处理电路的要求；在信号处理方面，通过对信号进行微分处理，来抑制低频气泡噪声，使流量信号整体能量占优，再对微分后的信号进行FFT分析以及频谱校正，计算出导电液体流量信号频率值，最后，再对计算得到的频率值进行中位值滤波，以得到反映流速变化的平稳频率输出；基于硬件系统，研制电磁式涡街流量计的软件系统，包括主监控程序、初始化模块、看门狗模块、算法模块、人机接口模块和中断模块。

附图说明

图1是电磁式涡街流量计一次仪表的结构组成示意图。

图2是电磁式涡街流量计二次仪表的硬件组成框图。

图3是电磁式涡街流量计二次仪表的软件组成框图。

图4是电磁式涡街流量计的主监控程序流程图。

图5是信号采集和传送过程示意图。

图6是McBSP数据接收中断服务流程图。

图7信号处理算法的流程图。

图8是纯水和注气信号时域波形对比图。

图9是注气信号微分前后时域波形对比图。

图10是纯水和注气信号频域幅值谱对比图。

图11是注气信号微分前后频域幅值谱对比图。

图12是气液两相流实验装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

图1是电磁式涡街流量计一次仪表的结构组成示意图，主要由漩涡发生体、永久磁铁、衬里、电极和壳体组成。漩涡发生体的形状采用梯柱体形结构，即普通涡街流量计所用的结构，位于磁场外面，处于磁场上游。永久磁铁为一次仪表提供稳定的磁场。衬里起绝缘作用，防止感应出的信号电压被金属壳体短路。电极采用当前普通电磁流量计所用的附着式电极，工艺比较成熟，结构更牢固，由参考电极和工作电极组成，其中，参考电极位于漩涡发生体上游的磁场外，工作电极位于漩涡发生体下游的磁场内。参考电极和工作电极配合工作，采集流动的漩涡与恒定磁场相互作用时产生的电势信号。电极的轴线、导电液态流向和磁场方向相互垂直；漩涡发生体的轴线与磁场方向平行。

图2是电磁式涡街流量计二次仪表的硬件组成框图，主要由信号调理采集模块和数字信号处理与控制模块组成。其中，信号调理采集模块主要由隔离放大电路、第一级交流放大电路、八阶低通滤波电路、第二级交流放大电路、去直流电路、A/D(模/数转换)采样电路和无源晶振电路组成，对一次仪表输出的信号进行放大、滤波、模/数转换和数据传输。隔离放大电路减小接地环路耦合的噪声。第一级交流放大电路和第二级交流放大电路仅放大前级电路输出信号中的交流成分。八阶低通滤波电路衰减高频噪声，保留有用的近似正弦信号。A/D采样电路把去直流电路输出的模拟信号转换成数字信号，并通过DSP的多通道缓冲串口(McBSP)传送给数字信号处理与控制模块中的DSP芯片。A/D采样电路使用的A/D芯片是一款24位Σ-Δ型A/D，采样速率可调，内部集成了低噪声可编程增益放大器和可编程数字滤波器，支持单端信号采集和差分信号采集，支持SPI通讯，由无源晶振电路提供时钟信号。数字信号处理与控制模块主要包括主控芯片TMS320F28335DSP、外扩静态随机存储器(SRAM)、联合测试工作组电路(JTAG)、有源晶振、复位电路、脉冲输出电路、电源掉电监测电路、RS485电路、铁电存储器、人机接口和4～20mA电流输出。为了能实时对数据进行处理，选用高速的数字信号处理器(DSP)作为主控芯片。由于DSP一次处理的数据量非常大，因此，需要外扩SRAM存储更多的数据和变量。铁电存储器是在发生意外掉电时对重要的数据信息进行存储，并在重新上电时恢复重要的数据信息。人机接口主要包括液晶和按键，其中，液晶显示处理结果，并与按键配合进行参数设置。RS485电路可以把采集的数据发送至上位机，使工作人员在调试时可以清楚地看到信号波形，方便信号的保存。脉冲输出电路和4～20mA电流输出可以传送流量信号。

图3是电磁式涡街流量计二次仪表的软件组成框图，以实现基于信号微分和FFT频谱分析的信号处理方法，以及仪表所必须具备的各种功能。软件设计采用模块化的设计方案，将完成特定功能的程序封装成一个个功能模块，便于系统的设计和维护。根据模块化的设计思想，二次仪表的主要软件模块有：主监控程序、初始化模块、看门狗模块、算法模块、人机接口模块、中断模块。主监控程序统一调用和协调各个模块，使二次仪表的软件系统实现正常有序的工作。初始化模块包括DSP系统初始化、GPIO初始化、外设初始化和算法初始化。初始化模块对DSP芯片及其GPIO和片内外设进行配置，并初始化算法模块的参数变量。看门狗模块对主监控程序进行监控，防止系统“死机”。算法模块对采集的数据进行处理，计算出流量信号频率和流速等信息。人机接口模块用于液晶刷新、显示切换及参数修改等。中断模块包括A/D采样中断模块、定时器0中断模块和RS485通讯中断模块，其中，A/D采样中断模块在A/D芯片完成数据转换之后读取数字信号，并进行保存和信号预处理；定时器0中断模块使用定时器0进行定时，在定时器0中断模块中主要完成4～20mA电流输出和脉冲输出；RS485通讯模块实现二次仪表与上位机之间的通讯。

图4是电磁式涡街流量计的主监控程序流程图。(1)系统上电后，TMS320F28335DSP完成各种初始化工作，包括系统初始化、DSP片上外设初始化以及算法模块初始化，然后，开启A/D采样转换。(2)每一次A/D转换完成，将数字信号通过多通道缓冲串口McBSP传输到TMS320F28335DSP，在McBSP数据接收中断中将数据实时存储到外扩SRAM中的数据缓冲数组中，并对采集到的信号进行预处理，即对数据进行微分处理。整个信号采集和传送过程示意图如图5所示，McBSP数据接收中断服务流程如图6所示。(3)采集并传输完成2048点后，开始进入系统循环。(3)调用算法模块。对2048点进行FFT频谱分析、频谱重心校正和中位值滤波，计算出流量信号频率，结合仪表系数得出流速和瞬时流量。(4)查询液晶刷新时间是否已到，若刷新时间到，则调用液晶显示子程序。查询键盘标志位是否置位，若置位，则调用键盘处理子程序。(5)当采集到新的100点数据后，又开始调用算法模块，此时，参与FFT运算的2048点由新采集的100点和参与前一轮FFT运算的2048点的后1948点组合而成；否则，执行步骤(4)。(6)通过定时器0定时200ms中断，在定时器0中断服务程序中，累加瞬时流量得到累积流量；另外，根据瞬时流量值，通过D/A或ePWM模块向外输出4～20mA电流和脉冲。

本发明所提出的针对电磁式涡街流量计测量含气导电液体流量的信号处理算法流程如图7所示，依次为：对A/D采集的数据进行微分处理、FFT频谱分析、频谱重心法校正、中位值滤波和流量转换。

步骤一：对A/D采集的数据进行微分处理。经过信号调理电路后的含气导电液体流量信号flow(t)，主要由与流速有关的感应电动势信号e(t)和气泡噪声noise(t)组成，其中，感应电动势信号e(t)为近似正弦波信号，假设其频率为f_o，则信号flow(t)可表示为：

flow(t)＝e(t)+noise(t)＝sin(2πf_ot)+noise(t)

其微分为：

d(flow(t))＝flow(t)dt＝2πf_ocos(2πf_ot)dt+dnoise(t)

可见，对信号微分后流量信号的频率不变，且相对于低频气泡噪声，高频流量信号放大倍数变大，也就是说，基于信号微分的处理方法能放大高频流量信号，抑制低频干扰，使流量信号整体能量占优。

本发明是对数字信号进行处理，且每两点之间的采样间隔较短，故可用两点信号幅值之差代替该点的微分。对于数字信号x(n)，其第n点的微分结果y(n)为

y(n)＝x(n+1)-x(n) n≥1

流量为5.5m³/h下的纯水流量信号和注气量为1.32L/min的气液两相流信号如图8所示。可见，单相纯水流量信号接近正弦波信号，注气后由于气泡擦过电极导致信号耦合幅值较大的低频噪声，从而造成信号畸变。对图8中的注气信号进行微分处理后的结果如图9所示。可见，低频噪声明显减弱，与流速相关的近似正弦波的感应电动势信号凸显出来，信噪比增大。

步骤二：FFT频谱分析。通过FFT运算将时域信号变换到频域，认为频谱中最大幅值点对应的频率为流量信号的频率。假设A/D采样频率为f_s，FFT的数据长度为LEN点，频谱中最大幅值点为第n点，则流量信号的频率f为：

对图8中两组信号进行FFT频谱分析，频谱如图10所示，可见，对于单相纯水流量，对信号进行FFT频谱分析，频谱图中幅值最大点对应的频率即为流量信号频率，约为27.83Hz；而对于注气流量信号，这种方法得到的流量频率为7.324Hz，显然不正确。对图9中微分前后的注气信号进行FFT频谱分析，频谱如图11所示。可见，微分后流量信号的能量权重由0.4722(即0.017/0.036)上升为2.0667(即0.0031/0.0015)，从而能正确地识别出流量信号频率为27.34Hz，与图10所示纯水流量的信号频率27.83较为接近。

步骤三：频谱重心校正。在实现时，为了保证数据处理的实时性，点数不能太多；而为了最大程度地还原传感器输出信号，采样频率又不能太低。因此，造成频率分辨率较低，进而影响测量精度。所以，在计算出频率信息后，采用频谱重心校正的方法改善因分辨率较低而带来的误差。

频谱重心校正是利用窗函数主瓣内的谱线求主瓣中心的坐标，得到准确频率、幅值和相位。根据主瓣函数的特点用重心法规求中心坐标。下面给出校正公式。矩形谱的模函数为：

式中，N表示进行FFT的点数。

当N>>1时，1/N→0，sin(πn/N)≈πn/N，故在主瓣区间有：

令Y(n)＝sin(πn)/πn

式(8)说明了两条谱线的重心为主瓣中心，则按重心法规则求得的中心坐标x₀为：

令Δn＝Y(n+1)/[Y(n)+Y(n+1)]

由频率的一般形式f＝(n/N)f_s，得到修正后的流量信号频率f_c为：

步骤四：中位值滤波。为了排除随机噪声干扰，得到更为稳定的频率输出，对校正后的频率f_c(k)每20点进行排序，去掉其中最大的8个和最小的8个，对剩下的4个频率值进行平均，作为当前频率输出结果f_s(k)。

步骤五：流量转换。将信号处理经中位值滤波后的结果f_s(k)乘以仪表系数K，得出当前流体流速v(k)，其计算公式为：

v(k)＝K*f_s(k)

采用上述基于信号微分和FFT频谱分析的方法对6.5m³/h、5.5m³/h、4.5m³/h、3.5m³/h四个流量点下不同注气量的信号进行处理，并与不经过信号微分，直接对信号进行频谱分析、校正和中位置滤波的信号处理方法做对比。每组数据利用两种信号处理方法得到的流量信号频率如表1所示。从表1可以看出，本发明提出的信号处理方法效果较好。

表1两种算法计算出来的流量信号频率

图12是气液两相流实验装置示意图，主要由旋拧阀1、水泵、压力表1、旋拧阀2、电磁式涡街流量计、电磁阀1、换向器、100L标准罐、500L标准罐、气动阀1、气动阀2、水箱、高压氩气罐、压力表2、质量流量控制器、管道和控制柜组成。其中，加气量由压力表2和质量流量控制器控制。在进行气液两相流实验时，水泵将一定流量的水从水箱中抽出，沿着管道流动。与此同时，高压氩气罐提供一定体积流量的气体，在管道中与水混合后，流经电磁式涡街流量计，最终进入100L标准灌或者500L标准罐，将标准罐的数值作为标准数值。这样，通过比较电磁式涡街流量计与标准罐的流量数值，即可得出电磁式涡街流量计在两相流下的误差。

具体实验流程为：(1)先不加气，将电磁式涡街流量计的仪表系数K设置为1，对纯水流量进行标定，计算得到仪表系数，并通过键盘设置进去。(2)调节图12中的旋拧阀2，固定液体的体积流量至某一数值。液体的累积流量通过标准罐读取。(3)观察电磁式涡街流量计的读数，调节图12中的质量流量控制器，使气体体积流量固定至某一合适数值并记录。(4)开始标定实验，当标准罐累积流量达到一定值时，停止实验。通过比较电磁式涡街流量计与标准罐的累积流量数值，得到体积流量测量误差并记录。(5)重复(2)～(4)的步骤，改变气体体积流量至其它数值。记录在同一液体体积流量，不同气体体积流量下，体积流量的测量误差。(6)重复(2)～(5)的步骤，改变液体瞬时流量至其它数值。记录在不同液体体积流量，不同气体体积流量下，流体体积流量的测量误差。

实验发现，大流量点的信号幅值较大，受气泡引起的幅值跳变影响较小，因此，主要做小流量点下的注气实验。对四个水流量点6.5m³/h、5.5m³/h、4.5m³/h、3.5m³/h下的各个注气点进行标定实验，其中，每个注气点做3次实验，取3次误差的均值作为该注气点下的平均误差，并计算出误差的重复性，实验结果如表2所示。

表2气液两相流标定实验结果

在实验过程中，高压氩气罐向管道内注气的压强为0.5MPa，而测量管道内压强为0.35MPa，由于含气率的计算公式为：

式中，V_q为测量管道内的含气量，V_w为水流量，两者均为体积流量，因此，需要将高压氩气罐向管道内的注气量换算到在测量管道内压强为0.35MPa下的含气量。气态方程为：

PV＝nRT

式中，P为气体压强，V为气体体积，n为理想气体的物质的量，R是气体常量。根据(10)式可以换算出管道内的含气量为高压氩气罐向管道内注气量的1.67(即0.5/0.35)倍。

表2中的注气量为0.5MPa下的气体体积流量。从表2可以看出，在水流量为6.5m³/h时，实验的最大含气率为3.9％，测量误差小于±2％，重复性误差小于0.7％；在水流量为5.5m³/h时，实验的最大含气率为2.9％，测量误差小于±3％，重复性误差小于0.8％；在水流量为4.5m³/h时，实验的最大含气率为1.7％，测量误差小于±2％，重复性误差小于0.5％；在水流量为3.5m³/h时，实验的最大含气率为1.5％，测量误差小于±2％，重复性误差小于0.3％。综上可知，在四个流量点下进行的气液两相流实验中，测量误差小于±3％，重复性误差小于0.8％，测量含气水流量的准确度较高。

Claims (1)

1.一种测量含气导电液体流量的电磁式涡街流量计，包括硬件系统和软件系统，其特征在于：

硬件系统由信号调理采集模块和数字信号处理与控制模块组成；其中，信号调理采集模块主要由隔离放大电路、第一级交流放大电路、八阶低通滤波电路、第二级交流放大电路、去直流电路、A/D采样电路和无源晶振电路组成，对一次仪表输出的信号进行放大、滤波、模/数转换和数据传输；隔离放大电路减小接地环路耦合的噪声；第一级交流放大电路和第二级交流放大电路仅放大前级电路输出信号中的交流成分；八阶低通滤波电路衰减高频噪声，保留有用的近似正弦信号；A/D采样电路把去直流电路输出的模拟信号转换成数字信号，并通过DSP的多通道缓冲串口传送给数字信号处理与控制模块中的DSP芯片；A/D采样电路使用的A/D芯片是一款24位Σ-Δ型A/D，采样速率可调，内部集成了低噪声可编程增益放大器和可编程数字滤波器，支持单端信号采集和差分信号采集，支持SPI通讯，由无源晶振电路提供时钟信号；数字信号处理与控制模块包括主控芯片TMS320F28335 DSP、外扩静态随机存储器、联合测试工作组电路、有源晶振、复位电路、脉冲输出电路、电源掉电监测电路、RS485电路、铁电存储器、人机接口和4～20mA电流输出；为了能实时对数据进行处理，选用高速的DSP作为主控芯片；由于DSP一次处理的数据量非常大，因此，需要外扩静态随机存储器存储更多的数据和变量；铁电存储器是在发生意外掉电时对重要的数据信息进行存储，并在重新上电时恢复重要的数据信息；人机接口包括液晶和按键，其中，液晶显示处理结果，并与按键配合进行参数设置；RS485电路把采集的数据发送至上位机，方便信号的保存；脉冲输出电路和4～20mA电流输出传送流量信号；

基于信号微分和FFT频谱分析的信号处理流程为：对A/D采集的数据进行微分处理、FFT频谱分析、频谱重心法校正、中位值滤波和流量转换；

对A/D采集的数据进行微分处理；经过信号调理电路后的含气导电液体流量信号flow(t)，由与流速有关的感应电动势信号e(t)和气泡噪声noise(t)组成，其中，感应电动势信号e(t)为近视正弦波信号，假设其频率为f_o，则信号flow(t)可表示为：

flow(t)＝e(t)+noise(t)＝sin(2πf_ot)+noise(t)

其微分为：

d(flow(t))＝flow(t)dt＝2πf_ocos(2πf_ot)dt+dnoise(t)

可见，对信号微分后流量信号的频率不变，且相对于低频气泡噪声，高频流量信号放大倍数变大，也就是说，基于信号微分的处理方法能放大高频流量信号，抑制低频干扰，使流量信号整体能量占优；

对数字信号进行处理，且每两点之间的采样间隔较短，故用两点信号幅值之差代替该点的微分；对于数字信号x(n)，其第n点的微分结果y(n)为

y(n)＝x(n+1)-x(n) n≥1

FFT频谱分析可以将时域信号变换到频域，认为频谱中最大幅值点对应的频率为流量信号的频率；假设A/D采样频率为f_s，FFT的数据长度为LEN，频谱中最大幅值点为第n点，则流量信号的频率f为：

频谱重心法校正的方法改善因分辨率较低而带来的误差；该方法是利用窗函数主瓣内的谱线求主瓣中心的坐标，得到准确频率、幅值和相位；根据主瓣函数的特点用重心法规则求中心坐标；采用的矩形谱的模函数为：

式中，N表示进行FFT的点数；

当N＞＞1时，1/N→0，sin(πn/N)≈πn/N，故在主瓣区间有：

令Y(n)＝sin(πn)/πn

上式说明了两条谱线的重心为主瓣中心，则按重心法规则求得的中心坐标x₀为：

令Δn＝Y(n+1)/[Y(n)+Y(n+1)]

由频率的一般形式f＝(n/N)f_s，得到修正后的流量信号频率f_c为：

中位值滤波排除随机噪声干扰，得到更为稳定的频率输出；具体做法为：对校正后的频率f_c(k)每20点进行排序，去掉其中最大的8个和最小的8个，对剩下的4个频率值进行平均，作为当前频率输出结果f_s(k)；

流量转换即为将信号处理经中位值滤波后的结果f_s(k)乘以仪表系数K，得出当前流体流速大小v(k)，其计算公式为：

v(k)＝K*f_s(k)；

软件系统包括主监控程序、初始化模块、看门狗模块、算法模块、人机接口模块和中断模块，以实现基于信号微分和FFT频谱分析的信号处理方法，以及仪表的各项功能；主监控程序统一调用和协调各个模块，使二次仪表的软件系统实现正常有序的工作；初始化模块包括DSP系统初始化、GPIO初始化、外设初始化和算法初始化；初始化模块对DSP芯片及其GPIO和片内外设进行配置，初始化算法模块的参数变量；看门狗模块对主监控程序进行监控，防止系统“死机”；算法模块对采集的数据进行处理，计算出流量信号频率和流速信息；人机接口模块用于液晶刷新、显示切换及参数修改；中断模块包括A/D采样中断模块、定时器0中断模块和RS485通讯中断模块，其中，A/D采样中断模块在A/D芯片完成数据转换之后读取数字信号，并进行保存和信号预处理；定时器0中断模块使用定时器0进行定时，在定时器0中断模块中完成4～20mA电流输出和脉冲输出；RS485通讯模块实现二次仪表与PC上位机之间的通讯；

电磁式涡街流量计的主监控程序流程：步骤1：系统上电后，TMS320F28335 DSP完成初始化工作，包括系统初始化、DSP片上外设初始化以及算法模块初始化，然后，开启A/D采样转换；步骤2：每一次A/D转换完成，将数字信号通过多通道缓冲串口传输到TMS320F28335DSP，在多通道缓冲串口数据接收中断中将数据实时存储到外扩静态随机存储器中的数据缓冲数组中，并对采集到的信号进行预处理，即对数据进行微分处理；步骤3：采集并传输完成2048点后，开始进入系统循环；步骤4：调用算法模块；对2048点进行FFT频谱分析、频谱重心校正和中位值滤波，计算出流量信号频率，结合仪表系数得出流速和瞬时流量；步骤5：查询液晶刷新时间是否已到，若刷新时间到，则调用液晶显示子程序；查询键盘标志位是否置位，若置位，则调用键盘处理子程序；步骤6：当采集到新的100点数据后，又开始调用算法模块，此时，参与FFT运算的2048点由新采集的100点和参与前一轮FFT运算的2048点的后1948点组合而成；否则，执行步骤5；步骤7：通过定时器0定时200ms中断，在定时器0中断服务程序中，累加瞬时流量得到累积流量；另外，根据瞬时流量值，通过D/A或ePWM模块向外输出4～20mA电流和脉冲。

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