CN113091839A - 计算机可读介质、电磁式流速计、电磁式流量计 - Google Patents

计算机可读介质、电磁式流速计、电磁式流量计 Download PDF

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CN113091839A CN202110341111.9A CN202110341111A CN113091839A CN 113091839 A CN113091839 A CN 113091839A CN 202110341111 A CN202110341111 A CN 202110341111A CN 113091839 A CN113091839 A CN 113091839A
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王瑞宾
韩伟
任化庆
时宁宁
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Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Henan Jiuyu Enpai Power Technology Co Ltd
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Henan Yuanzhirui Electronic Technology Co ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Henan Electric Power Co Ltd
Henan Jiuyu Enpai Power Technology Co Ltd
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Abstract

一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，物理量计算程序包括输入模块、压频转换模块、频率测算模块、物理量换算模块和输出模块，数字信号对应的测量输出模拟信号包括正向激发测量时段输出信号、停止正向激发测量时段输出信号、反向激发测量时段输出信号、停止反向激发测量时段输出信号。一种电磁式流速计、电磁式流量计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，可编程逻辑器件连接有存储物理量计算程序的计算机可读介质。通过同方向激发测量时段的电压减去停止同方向激发测量时段的电压，降低电路的系统误差，提高物理量致变信号相关的物理量输出精度。

Description

计算机可读介质、电磁式流速计、电磁式流量计
技术领域
本发明涉及流速测量技术领域，具体涉及一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，以及一种电磁式流速计，一种电磁式流量计。
背景技术
电磁流量计的敏感元件的输出电压在微伏或毫伏量级，即使经放大、滤波处理后也不易于提取。而且，在放大处理过程中，噪声也同步放大，滤波处理并不能完全剔除噪声。发明人检索现有技术后，未检得适于处理电磁式流速敏感元件输出信号，以得到采样芯片能够采样的电信号，且能够降低噪声干扰的技术。
一般的，流量计的测量原理是：测量流速敏感元件处的流速，结合获得的流速敏感元件处的流道截面积，换算得到流速敏感元件处的体积流量。
现有技术中，压频转换技术多用于信号的远距离传输。比如专利文献CN106018941A记载的一种基于压频转换技术的脉冲高压测量平台及专利文献CN201947271U记载的一种基于光纤通信的压频变换调制解调装置中，均采用压频转换、频率计数、频压转换步骤实现信号的远距离传输。
发明内容
本发明的目的是提供一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质、一种电磁式流速计、一种电磁式流量计，以提高使用电磁式流速敏感元件获取的流速或流量的测量精度。
本发明的技术方案是：
一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，所述物理量计算程序包括：
输入模块，用于接收对应于测量输出模拟信号的数字信号，所述测量输出模拟信号包括正向激发测量时段输出信号、停止正向激发测量时段输出信号、反向激发测量时段输出信号、停止反向激发测量时段输出信号；
压频转换模块，用于根据压频转换函数转换数字信号为第A1信号；
频率测算模块，用于测算第A1信号的对应于正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000011
第A1信号的对应于停止正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000012
第A1信号的对应于反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000013
第A1信号的对应于停止反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000014
物理量换算模块，根据压频转换函数获得数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000021
数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000022
数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000023
数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000024
则数字信号的对应于流速致变信号的电压
Figure BDA0002999607530000025
式中，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，
Figure BDA0002999607530000026
为数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000027
为数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000028
为数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000029
为数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压；
输出模块，用于输出物理量。
优选的，令所述正向激发测量时段、停止正向激发测量时段、反向激发测量时段和停止反向激发测量时段的任一时段为频率计数时段，计数第A1信号的频率计数时段内频率f1的方法是：计数频率计数时段内时长Tx内的方波个数M1，频率
Figure BDA00029996075300000210
其中，Tx＜频率计数时段的时长。
优选的，所述输出模块输出的物理量为数字信号的对应于流速致变信号的电压Vaver。
优选的，所述测量输出模拟信号为流速测量输出信号，由测量输出模拟信号转换为数字信号的信号放大倍数为G，G≠0，信号模数转换处理中模数转换电路参考电压极值为±Vad；
所述输入模块还用于接收信号放大倍数G、信号模数转换处理中模数转换电路参考电压区间2·Vad；
压频转换函数为
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (2)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
所述物理量换算模块还用于计算流经流速敏感元件的流速
Figure BDA0002999607530000031
式中，VQ为流经流速敏感元件的流速，Vaver为物理量测量输出模拟信号的平均电压，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数；
所述输出模块输出的物理量为流经流速敏感元件的流速VQ。
优选的，所述测量输出模拟信号为流速测量输出信号，由测量输出模拟信号转换为数字信号的信号放大倍数为G，G≠0，信号模数转换处理中模数转换电路参考电压极值为±Vad；
所述输入模块还用于接收信号放大倍数G、信号模数转换处理中模数转换电路参考电压区间2·Vad、流速敏感元件设置处的流道截面积S；
压频转换函数为
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (4)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
所述物理量换算模块还用于计算单位时间内流经流速敏感元件的体积流量
Figure BDA0002999607530000032
式中，QV为单位时间内流经流速敏感元件的体积流量，Vaver为数字信号的对应于测量周期T时段的平均电压，S为流速敏感元件设置处的流道截面积，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数；
所述输出模块输出的物理量为单位时间内流经流速敏感元件的体积流量QV。
一种电磁式流速计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件的计算机可读介质内存储有前述的物理量计算程序，或者，所述可编程逻辑器件连接有前述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，所述输出模块输出的物理量为流速。
优选的，所述电磁式流速敏感元件为低频矩形波励磁式流速敏感元件。
一种电磁式流量计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件的计算机可读介质内存储有前述的物理量计算程序，或者，所述可编程逻辑器件连接有前述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，所述输出模块输出的物理量为体积流量。
优选的，所述电磁式流速敏感元件为低频矩形波励磁式流速敏感元件。
本发明的有益效果是：
1.本发明的方法利用正向激发测量时段、停止正向激发测量时段测量系统的一致性，以及反向激发测量时段、停止反向激发测量时段测量系统的一致性，可以减少测量输出模拟信号转换为数字信号过程中掺杂的电路元器件处理测量输出模拟信号引起的微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰，可以减少系统误差。使用压频转换函数求得平均电压，有助于降低物理量微幅波动引起的信号波动造成的物理噪声干扰(应用在流速测量上，物理噪声干扰表现为流动噪声、浆液噪声)，还可以增加信号的传输距离。
2.本发明的方法应用在流体的流速或流量测量上时，可以明显降低系统误差。
3.同进使用式(1)和式(2)极大消除了微分干扰、同相干扰，极化干扰、流动噪声、浆液噪声，串模干扰、共模干扰等，极大提高了测量精度，可以有效区分0～10m/s流速下的流速致变电信号和噪声，尤其是0～0.5m/s流速下的流速致变电信号和噪声。
附图说明
图1为一种低频矩形波励磁电路的驱动电信号示意图，图中，T为一个物理量测量周期。
图2为一种低频矩形波励磁式流速敏感元件输出的电信号，图中，T为一个物理量测量周期。
具体实施方式
下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
电磁流量计利用法拉第电磁感应原理，即：导电流体切割外加磁场时，产生感应电势。通过测量感应电动势，可以获得电磁流速敏感元件处的导电流体流速。当导体在磁场中做切割磁力线运动时，在导体中会产生感应电势，感应电势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比。同理，导电流体在磁场中作垂直方向流动而切割磁感应力线时，也会在管道两边的电极上产生感应电势。存在以下公式：
E＝K1·VQ (6)
QV＝VQ·S (7)
式中，E为感应电势，K1为电磁流速敏感元件的系数，VQ为电磁流速敏感元件设置处的流速，QV为单位时间内流经电磁流速敏感元件设置处的体积流量，S为电磁流速敏感元件设置处的流道截面积。
一般的，电磁流速敏感元件设置在圆管内，则
Figure BDA0002999607530000051
式中，D为圆管直径，即电磁流速敏感元件的两电极间距。
此外，电磁流速敏感元件也可以设置在矩形管内，则
S＝H·L (9)
式中，H为矩形管内腔长度，L为矩形管内腔宽度，电磁流速敏感元件的两电极为与矩形管长度或宽度相平齐的电极。
理论上，在管道里介质的平均流速为零的条件下，采集到的感应电势E也为零，但是由于流体接近零点时，电磁流速传感器输出信号中含有大量的噪声：微分干扰、同相干扰，极化干扰、流动噪声、浆液噪声，串模干扰、共模干扰，这使低流速下的感应电势信号完全淹没在噪声信号之中，以至于难以区分零点和小于0.25m/s流速下的信号，甚至0.25m/s～0.5m/s流速下的信号也无法区分。
其中，励磁方式决定着电磁流速计的抗干扰能力的大小和零点稳定性。目前，主要采用低频矩形波励磁，它具有不产生涡流效应、不产生正交干扰、同相干扰，不产生极化效应等优点。
实施例1：一种数字信号处理方法，数字信号为物理量测量周期T内的测量输出模拟信号经模数转换后的信号。
测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
设物理量测量周期T包括激发测量时段和停止激发测量时段，包括以下步骤：
获取数字信号的激发测量时段的平均电压VT1，以及数字信号的停止激发测量时段的平均电压VT2，则在物理量测量周期T内，数字信号的对应于物理量致变信号的电压
Vaver＝VT1-VT2 (10)
式中，Vaver为数字信号的对应于物理量致变信号的电压，VT1为数字信号的激发测量时段的平均电压，VT2为数字信号的停止激发测量时段的平均电压。
本实施例中的数字信号处理方法可以降低微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰对获取数字信号的对应于物理量致变信号的电压影响。
实施例2：一种数字信号处理方法，数字信号为物理量测量周期T内的测量输出模拟信号经模数转换后的信号。
测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
设物理量测量周期T包括激发测量时段和停止激发测量时段，包括以下步骤：
使用压频转换函数压频转换数字信号为第A1信号，计数第A1信号的激发测量时段内频率fT1、第A1信号的停止激发测量时段内频率fT2，使用压频转换函数获取数字信号的激发测量时段的电压VT1、数字信号的停止激发测量时段的平均电压VT2，则数字信号的对应于物理量致变信号的电压
Vaver＝VT1-VT2 (11)
式中，Vaver为数字信号的对应于物理量致变信号的电压，VT1为数字信号的激发测量时段的平均电压，VT2为数字信号的停止激发测量时段的平均电压。
其中，计数第A1信号的激发测量时段内频率fT1的方法是：计数时长Tx1内的方波个数M1，频率
Figure BDA0002999607530000061
其中，Tx1＜激发测量时段的时长。
其中，计数第A1信号的停止激发测量时段内频率fT2的方法是：计数时长Tx2内的方波个数M2，频率
Figure BDA0002999607530000062
其中，Tx2＜停止激发测量时段的时长。
本实施例的数字信号处理方法除了可以降低微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰对获取数字信号的对应于物理量致变信号的电压影响，还可以降低物理量微幅波动引起的信号波动(物理噪声干扰)对获取数字信号的对应于物理量致变信号的电压影响。
实施例3：一种数字信号处理方法，数字信号为物理量测量周期T内的测量输出模拟信号经模数转换后的信号。
测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
设物理量测量周期T包括正向激发测量时段、停止正向激发测量时段、反向激发测量时段和停止反向激发测量时段，包括以下步骤：
获取数字信号的正向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000071
数字信号的停止正向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000072
数字信号的反向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000073
数字信号的停止反向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000074
则在物理量测量周期T内，数字信号的对应于物理量致变信号的电压
Figure BDA0002999607530000075
式中，Vaver为数字信号的对应于物理量致变信号的电压，
Figure BDA0002999607530000076
为数字信号的正向激发测量时段平均电压，
Figure BDA0002999607530000077
为数字信号的停止正向激发测量时段平均电压，
Figure BDA0002999607530000078
为数字信号的反向激发测量时段平均电压，
Figure BDA0002999607530000079
为数字信号的停止反向激发测量时段平均电压。
实施例4：实施例1-3中的数字信号处理方法在流速测量上的应用，流速敏感元件为低频矩形波励磁式流速敏感元件，包括以下步骤：
初处理流速测量输出模拟信号，得到数字信号，其中，流速测量输出模拟信号转换为数字信号的信号放大倍数为G，G≠0，信号模数转换处理中模数转换电路参考电压极值为±Vad。测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
压频转换数字信号，以获得第A1信号，分别测算第A1信号的正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000081
第A1信号的停止正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000082
第A1信号的反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000083
第A1信号的停止反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000084
根据压频转换函数获得数字信号的正向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000085
数字信号的停止正向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000086
数字信号的反向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000087
数字信号的停止反向激发测量时段平均电压
Figure BDA0002999607530000088
则数字信号的对应于流速致变信号的电压
Figure BDA0002999607530000089
式中，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，
Figure BDA00029996075300000810
为数字信号的正向激发测量时段平均电压，
Figure BDA00029996075300000811
为数字信号的停止正向激发测量时段平均电压，
Figure BDA00029996075300000812
为数字信号的反向激发测量时段平均电压，
Figure BDA00029996075300000813
为数字信号的停止反向激发测量时段平均电压；
其中，压频转换函数可以使用
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (14)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax。
计取流经流速敏感元件的流速
Figure BDA00029996075300000814
式中，VQ为流经流速敏感元件的流速，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数。
发明人应用于本实施例的具体参数选择为：流速敏感元件可以选择低频矩形波励磁式流速敏感元件；测量输出模拟信号为流速测量输出信号，流速测量输出信号经信号放大处理、信号滤波处理和模数转换处理后得到数字信号，其中，信号放大倍数为G＝100，信号滤波处理中将频率≥100Hz的信号进行强烈抑制和衰减，信号模数转换处理中模数转换电路参考电压极值为±0.825V，即Vad＝0.825；压频转换函数中，参数Fmax取625000。该参数下，可以有效区分0～10m/s流速下的流速致变电信号和噪声，尤其是0～0.5m/s流速下的流速致变电信号和噪声。
根据流速与流量换算公式，还可以计取流经流速敏感元件的体积流量
QV＝VQ·S·T (16)
式中，QV为流经流速敏感元件的体积流量，VQ为流经流速敏感元件的流速，S为流速敏感元件设置处的流道截面积，T为测量周期。
实施例5：一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，物理量计算程序包括：
输入模块，用于接收对应于测量输出模拟信号的数字信号，以及测量输出模拟信号转换为数字信号过程中模数转换电路参考电压极值为±Vad，所述测量输出模拟信号包括正向激发测量时段输出信号、停止正向激发测量时段输出信号、反向激发测量时段输出信号、停止反向激发测量时段输出信号；测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
压频转换模块，用于根据压频转换函数转换数字信号为第A1信号；其中，压频转换函数采用
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (17)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
频率测算模块，用于测算第A1信号的对应于正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000091
第A1信号的对应于停止正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000092
第A1信号的对应于反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000093
第A1信号的对应于停止反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000094
其中，令所述正向激发测量时段、停止正向激发测量时段、反向激发测量时段和停止反向激发测量时段的任一时段为频率计数时段，计数第A1信号的频率计数时段内频率f1的方法是：计数频率计数时段内时长Tx内的方波个数M1，频率
Figure BDA0002999607530000101
其中，Tx＜频率计数时段的时长。
物理量换算模块，根据压频转换函数获得数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000102
数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000103
数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000104
数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000105
则数字信号的对应于流速致变信号的电压
Figure BDA0002999607530000106
式中，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，
Figure BDA0002999607530000107
为数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000108
为数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000109
为数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA00029996075300001010
为数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压；
输出模块，用于输出数字信号的对应于流速致变信号的电压Vaver。
实施例6：一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，物理量计算程序包括：
输入模块，用于接收对应于测量输出模拟信号的数字信号，以及测量输出模拟信号转换为数字信号过程中信号放大倍数G、模数转换电路参考电压区间2·Vad，所述测量输出模拟信号包括正向激发测量时段输出信号、停止正向激发测量时段输出信号、反向激发测量时段输出信号、停止反向激发测量时段输出信号，测量输出模拟信号为流速测量输出信号；测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
压频转换模块，用于根据压频转换函数转换数字信号为第A1信号；其中，压频转换函数采用
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (19)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
频率测算模块，用于测算第A1信号的对应于正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000111
第A1信号的对应于停止正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000112
第A1信号的对应于反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000113
第A1信号的对应于停止反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000114
其中，令所述正向激发测量时段、停止正向激发测量时段、反向激发测量时段和停止反向激发测量时段的任一时段为频率计数时段，计数第A1信号的频率计数时段内频率f1的方法是：计数频率计数时段内时长Tx内的方波个数M1，频率
Figure BDA0002999607530000115
其中，Tx＜频率计数时段的时长。
物理量换算模块，根据压频转换函数获得数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000116
数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000117
数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000118
数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000119
则数字信号的对应于流速致变信号的电压
Figure BDA00029996075300001110
式中，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，
Figure BDA00029996075300001111
为数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA00029996075300001112
为数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA00029996075300001113
为数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA00029996075300001114
为数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压；
计算流经流速敏感元件的流速
Figure BDA00029996075300001115
式中，VQ为流经流速敏感元件的流速，Vaver为物理量测量输出模拟信号的平均电压，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数；
输出模块，用于输出流经流速敏感元件的流速VQ。
发明人应用于本实施例的具体参数选择为：流速敏感元件可以选择低频矩形波励磁式流速敏感元件；测量输出模拟信号为流速测量输出信号，流速测量输出信号经信号放大处理、信号滤波处理和模数转换处理后得到数字信号，其中，信号放大倍数为G＝100，信号滤波处理中将频率≥100Hz的信号进行强烈抑制和衰减，信号模数转换处理中模数转换电路参考电压极值为±0.825V，即Vad＝0.825；压频转换函数中，参数Fmax取625000。该参数下，可以有效区分0～10m/s流速下的流速致变电信号和噪声，尤其是0～0.5m/s流速下的流速致变电信号和噪声。
实施例7：一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，物理量计算程序包括：
输入模块，用于接收对应于测量输出模拟信号的数字信号，以及测量输出模拟信号转换为数字信号过程中信号放大倍数G、模数转换电路参考电压区间2·Vad、流速敏感元件设置处的流道截面积S，所述测量输出模拟信号包括正向激发测量时段输出信号、停止正向激发测量时段输出信号、反向激发测量时段输出信号、停止反向激发测量时段输出信号，测量输出模拟信号为流速测量输出信号；测量输出模拟信号由物理量致变信号、物理量微幅波动引起的信号波动构成，测量输出模拟信号转换为数字信号过程中还会掺杂电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰，其中，物理量微幅波动引起的信号波动可以称之为物理噪声干扰，电路元器件处理测量输出模拟信号造成的干扰波动有微分干扰、同向干扰、极化干扰、串模干扰、共模干扰。
压频转换模块，用于根据压频转换函数转换数字信号为第A1信号；其中，压频转换函数采用
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (22)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
频率测算模块，用于测算第A1信号的对应于正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000121
第A1信号的对应于停止正向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000122
第A1信号的对应于反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000123
第A1信号的对应于停止反向激发测量时段的信号频率
Figure BDA0002999607530000124
其中，令所述正向激发测量时段、停止正向激发测量时段、反向激发测量时段和停止反向激发测量时段的任一时段为频率计数时段，计数第A1信号的频率计数时段内频率f1的方法是：计数频率计数时段内时长Tx内的方波个数M1，频率
Figure BDA0002999607530000125
其中，Tx＜频率计数时段的时长。
物理量换算模块，根据压频转换函数获得数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000131
数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000132
数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000133
数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压
Figure BDA0002999607530000134
则数字信号的对应于流速致变信号的电压
Figure BDA0002999607530000135
式中，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，
Figure BDA0002999607530000136
为数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000137
为数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000138
为数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压，
Figure BDA0002999607530000139
为数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压；
物理量换算模块还用于计算单位时间内流经流速敏感元件的体积流量
Figure BDA00029996075300001310
式中，QV为单位时间内流经流速敏感元件的体积流量，Vaver为数字信号的对应于测量周期T时段的平均电压，S为流速敏感元件设置处的流道截面积，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数；
输出模块，用于输出单位时间内流经流速敏感元件的体积流量QV。
实施例8：一种电磁式流速计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件的计算机可读介质内存储有实施例6所述的物理量计算程序，或者，所述可编程逻辑器件连接有实施例6所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，所述物理量为流速。
其中，电磁式流速敏感元件可以选择低频矩形波励磁式流速敏感元件。
实施例9：一种电磁式流量计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件的计算机可读介质内存储有实施例7所述的物理量计算程序，或者，所述可编程逻辑器件连接有实施例7所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质。
其中，电磁式流速敏感元件可以选择低频矩形波励磁式流速敏感元件。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。

Claims (9)

1.一种存储有物理量计算程序的计算机可读介质，其特征在于，所述物理量计算程序包括：
输入模块，用于接收对应于测量输出模拟信号的数字信号，所述测量输出模拟信号包括正向激发测量时段输出信号、停止正向激发测量时段输出信号、反向激发测量时段输出信号、停止反向激发测量时段输出信号；
压频转换模块，用于根据压频转换函数转换数字信号为第A1信号；
频率测算模块，用于测算第A1信号的对应于正向激发测量时段的信号频率
Figure FDA0002999607520000011
第A1信号的对应于停止正向激发测量时段的信号频率
Figure FDA0002999607520000012
第A1信号的对应于反向激发测量时段的信号频率
Figure FDA0002999607520000013
第A1信号的对应于停止反向激发测量时段的信号频率
Figure FDA0002999607520000014
物理量换算模块，根据压频转换函数获得数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压
Figure FDA0002999607520000015
数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压
Figure FDA0002999607520000016
数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压
Figure FDA0002999607520000017
数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压
Figure FDA0002999607520000018
则数字信号的对应于流速致变信号的电压
Figure FDA0002999607520000019
式中，Vaver为数字信号的对应于流速致变信号的电压，
Figure FDA00029996075200000110
为数字信号的对应于正向激发测量时段的平均电压，
Figure FDA00029996075200000111
为数字信号的对应于停止正向激发测量时段的平均电压，
Figure FDA00029996075200000112
为数字信号的对应于反向激发测量时段的平均电压，
Figure FDA00029996075200000113
为数字信号的对应于停止反向激发测量时段的平均电压；
输出模块，用于输出物理量。
2.如权利要求1所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，其特征在于，令所述正向激发测量时段、停止正向激发测量时段、反向激发测量时段和停止反向激发测量时段的任一时段为频率计数时段，计数第A1信号的频率计数时段内频率f1的方法是：计数频率计数时段内时长Tx内的方波个数M1，频率
Figure FDA00029996075200000114
其中，Tx＜频率计数时段的时长。
3.如权利要求1所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，其特征在于，所述输出模块输出的物理量为数字信号的对应于流速致变信号的电压Vaver。
4.如权利要求1所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，其特征在于，所述测量输出模拟信号为流速测量输出信号，由测量输出模拟信号转换为数字信号的信号放大倍数为G，G≠0，信号模数转换处理中模数转换电路参考电压极值为±Vad；
所述输入模块还用于接收信号放大倍数G、信号模数转换处理中模数转换电路参考电压区间2·Vad；
压频转换函数为
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (2)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为模数转换电路参考电压区间，模数转换电路参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
所述物理量换算模块还用于计算流经流速敏感元件的流速
Figure FDA0002999607520000021
式中，VQ为流经流速敏感元件的流速，Vaver为物理量测量输出模拟信号的平均电压，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数；
所述输出模块输出的物理量为流经流速敏感元件的流速VQ。
5.如权利要求1所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，其特征在于，所述测量输出模拟信号为流速测量输出信号，由测量输出模拟信号转换为数字信号的信号放大倍数为G，G≠0，信号模数转换处理中模数芯片参考电压极值为±Vad；
所述输入模块还用于接收信号放大倍数G、信号模数转换处理中模数转换电路参考电压区间2·Vad、流速敏感元件设置处的流道截面积S；
压频转换函数为
V(f)＝f×(2·Vad)÷Fmax-Vad (4)
式中，V为数字信号的电压，f为第A1信号的频率，2·Vad为采样参考电压区间，采样参考电压区间的两端极值处的频率分别对应于0、Fmax；
所述物理量换算模块还用于计算单位时间内流经流速敏感元件的体积流量
Figure FDA0002999607520000031
式中，QV为单位时间内流经流速敏感元件的体积流量，Vaver为数字信号的对应于测量周期T时段的平均电压，S为流速敏感元件设置处的流道截面积，G为信号放大倍数，K1为流速敏感元件的流速感应电压常数；
所述输出模块输出的物理量为单位时间内流经流速敏感元件的体积流量QV。
6.一种电磁式流速计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件的计算机可读介质内存储有如权利要求1-4中任一项所述的物理量计算程序，或者，所述可编程逻辑器件连接有如权利要求1-4中任一项所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，所述输出模块输出的物理量为流速。
7.如权利要求6所述的电磁式流速计，其特征在于，所述电磁式流速敏感元件为低频矩形波励磁式流速敏感元件。
8.一种电磁式流量计，包括电磁式流速敏感元件、放大滤波电路、采样电路和可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件的计算机可读介质内存储有如权利要求1-5中任一项所述的物理量计算程序，或者，所述可编程逻辑器件连接有如权利要求1-5中任一项所述的存储有物理量计算程序的计算机可读介质，所述输出模块输出的物理量为体积流量。
9.如权利要求8所述的电磁式流速计，其特征在于，所述电磁式流速敏感元件为低频矩形波励磁式流速敏感元件。
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