CN117516666B - 一种科式流量计的品质因子测量设备与方法 - Google Patents
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Abstract
一种科式流量计的品质因子测量设备与方法，涉及仪器仪表检测领域。MCU向波形生成模块发送正弦波的频率范围和幅值信号，波形生成模块根据频率范围和幅值信号生成一个在频率范围内固定幅度的正弦波；然后该正弦波通过功率放大器激励被测科式流量计，最后由输入信号检测模块采集被测科式流量计经过测试后的正弦波参数，MCU通过分析正弦波参数中的固有频率与其对应的峰值幅度，从而得到被测科式流量计的品质因子。在该过程中无需采用多个频率进行多次激励测试，减少了扫频的次数与时间，从而提升了测量效率。
Description
技术领域
本申请涉及仪器仪表检测的技术领域，具体涉及一种科式流量计的品质因子测量设备与方法。
背景技术
科式流量计是一种管道流量的测量仪器，流体在振动的管道中流动时会产生与其质量流量成正比的科里奥利力，通过该正比关系实现了真正意义上的高精度的直接测量流体的质量流量。
目前，科式流量计的测量性能与其品质因子有直接的关系，为了准确量化其测量性能，测量科式流量计的品质因子具有十分重要的现实意义。目前品质因子的测量方法包括频域法，其先通过扫频获取科式流量计的幅频特性曲线，再从幅频特性曲线中找到固有频率的谐振幅值Ａ以及谐振频率ωｒ，再找到对应幅值为（即能量下降一半）的两个频率点f1和f2，然后利用Ｑ＝ωｒ/（f2－f1）算得Ｑ值，Q为品质因子。
然而，上述频域法需要进行扫频来获取完整的幅频特性曲线，这个过程将会花费较多的时间，从而导致测量效率低。
发明内容
针对频域法需要进行扫频来获取完整的幅频特性曲线，这个过程将会花费较多的时间，从而导致测量效率低问题，本申请提供了一种科式流量计的品质因子测量设备与方法。
第一方面，本申请提供一种科式流量计的品质因子测量设备，设备包括MCU、波形生成模块、输出信号检测模块、功率放大器、输入信号检测模块以及被测科式流量计，其中：MCU，用于向波形生成模块发送正弦波信号生成指令与正弦波信号调整指令，正弦波信号生成指令包括正弦波频率，正弦波信号调整指令包括放大倍数或缩小倍数；波形生成模块，用于接收正弦波信号生成指令，生成第一正弦波信号，以及接收正弦波信号调整指令，生成第一正弦波信号的幅值调整信号，并将第一正弦波信号发送至输出信号检测模块；输出信号检测模块，用于接收第一正弦波信号，检测第一正弦波信号的正弦波幅值，并将第一正弦波信号的正弦波幅值发送至MCU，以使MCU基于第一正弦波信号的正弦波幅值与预设幅值生成正弦波信号调整指令；功率放大器，用于根据第一正弦波信号的幅值调整信号，将第一正弦波信号的幅值调整为预设幅值，生成第二正弦波信号，将第二正弦波信号发送至被测科式流量计进行测试；输入信号检测模块，用于接收被测科式流量计经过测试后，生成的第三正弦波信号，并将第三正弦波信号发送至MCU，以使MCU计算被测科式流量计的品质因子。
通过采用上述技术方案，首先MCU向波形生成模块发送正弦波的频率范围和幅值信号，波形生成模块根据该频率范围和幅值信号生成一个在频率范围内的正弦波，其中，频率范围包括多个频率周期，一个频率周期对应一个频率值，一个频率值对应一个幅值；然后波形生成模块控制功率放大器将正弦波的幅值统一，从而控制被测科式流量计的测试变量，并且实现对被测科式流量计不同频率的激励，最后由输入信号检测模块采集被测科式流量计经过测试后的正弦波参数，MCU通过分析正弦波参数中的固有频率与其对应的峰值幅度，从而得到被测科式流量计的品质因子。在该过程中无需采用多个频率进行多次激励测试，减少了扫频的次数与时间，从而大大提升了测量效率。
可选的，MCU还连接有LCD、功能按键以及峰鸣器，其中：LCD，用于显示科式流量计的品质因子测量设备的测试参数；功能按键，用于设置科式流量计的品质因子测量设备的工作条件；峰鸣器，用于对异常状态进行报警。
通过采用上述技术方案，LCD显示屏实时显示品质因子测量设备的各项测试参数，如正在激励的频率值、采集到的正弦波信号参数等，从而帮助用户更好地观察和监控测试过程。另外，通过设置功能按键，从而方便用户对测试条件进行自定义调整。最后，报警器可以对异常状态进行报警，从而提升测试过程中的安全性。
可选的，波形生成模块包括DDS与数字电位器，其中：DDS，用于根据正弦波信号生成指令生成第一正弦波信号；数字电位器，用于根据正弦波信号调整指令生成第一正弦波信号的幅值调整信号。
通过采用上述技术方案，采用DDS和数字电位器替代传统机电式调频和调幅实现数字控制，从而实现对用户测试的正弦波进行更高精度调节，提升了测试结果的可靠度。
可选的，设备还包括隔离电路模块，隔离电路模块用于分隔数字电路模块与模拟电路模块，其中，数字电路模块为MCU，模拟电路模块为输出信号检测模块、功率放大器、输入信号检测模块以及被测科式流量计。
通过采用上述技术方案，在数字电路模块与模拟电路模块之间用隔离电路模块，实现分隔装置电路的模拟部分和数字部分，从而达到改善输出的信噪比和输入检测电路模块的灵敏度，进而提高测试精度。
可选的，DDS由频率控制寄存器、高速相位累加器以及正弦计算器组成，频率控制寄存器以串行或并行的方式装载并寄存频率控制码；高速相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到相位值；正弦计算器将相位值计算为数字化正弦波幅度，并生成正弦波信号。
通过采用上述技术方案，频率控制寄存器通过串行或并行的方式装载并寄存频率控制码，从而实现频率控制码的灵活测试；高速相位累加器根据频率控制码进行时钟同步的高速相位累加，从而实现快速扫频；正弦计算器将相位值转化为数字正弦波，实现了数字式正弦波发生,相较于传统采用DA转换后的模拟波形，其具有更高的频率精度和可重复性。最后，通过上述结构的配合一次性实现了频率调整和正弦波的数字电路产生，具有集成度高以及模块间耦合强的特点，使得设备的性能更稳定可靠。
第二方面，本申请提供一种科式流量计的品质因子测量方法，该方法应用于第一方面中的一种科式流量计的品质因子测量设备中的MCU，方法包括：提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，第一正弦波信号为波形生成模块从预设第一频率至预设第二频率生成的正弦波；计算多个幅值与预设幅值的比值，得到多个幅值各自对应的幅值调整倍数；将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块，以使波形生成模块控制功率放大器生成第二正弦波信号，第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；当被测科式流量计完成测试后，接收被测科式流量计生成的第三正弦波信号；基于第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算被测科式流量计的品质因子。
通过采用上述技术方案，首先提取波形生成模块生成的第一正弦波信号的多个幅值以及多个幅值对应的频率，再计算多个幅值各自与预设幅值比值，以使功率放大器将多个幅值均统一调整为预设幅值，生成第二正弦波信号，从而控制被测科式流量计的测试变量，然后再利用第二正弦波信号激励被测科式流量计，以此实现对被测科式流量计相同幅值在不同频率下的激励，得到第三正弦波信号，最后根据第三正弦波信号的参数，采用半功率带宽法计算得到品质因子。在该过程中只需对被测科式流量计测试一次，无需进行多次扫频，从而大大提升测量效率。
可选的，获取模块识别第三正弦波信号中的多个峰值幅度；若第一峰值幅度大于第二峰值幅度，则处理模块确定第一峰值幅度为品质因子的固有幅值，第一峰值幅度与第二峰值幅度多个峰值幅度中任意两个不同的峰值幅度；识别第一峰值幅度对应的频率，并采用如下计算公式得到被测科式流量计的品质因子：
Ｑ＝W/（f2－f1）
其中，Ｑ为品质因子，W为第一峰值幅度对应的频率，f1与f2为第一峰值幅度对应的两个半功率带宽点的频率。
通过采用上述技术方案，通过识别第三正弦波信号中的多个峰值幅度，从而得到被测科式流量计的固有频率与谐振频率，再根据固有频率的幅值大于谐振频率的特点，从而准确得到被测科式流量计的固有频率，最后在采用半功率带宽法的计算公式，从而实现对品质因子的自动化测算，提升了测试过程的可重复性。
第三方面，本申请提供一种科式流量计的品质因子测量装置，装置为MCU，检测控制电路包括获取模块、处理模块以及发送模块，其中：获取模块，用于提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，第一正弦波信号为波形生成模块从预设第一频率至预设第二频率生成的正弦波；处理模块，用于计算多个幅值与预设幅值的比值，得到多个幅值各自对应的幅值调整倍数；发送模块，用于将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块，以使波形生成模块控制功率放大器生成第二正弦波信号，第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；获取模块，还用于 将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块，以使波形生成模块控制功率放大器生成第二正弦波信号，第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；处理模块，还用于基于第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算被测科式流量计的品质因子。
第四方面，本申请提供一种电子设备，包括处理器、存储器、用户接口及网络接口，所述存储器用于存储指令，所述用户接口和网络接口用于给其他设备通信，所述处理器用于执行所述存储器中存储的指令，以使所述电子设备执行如第二方面中任意一项所述的方法。
第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如第二方面中任意一项所述的方法。
综上所述，本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、首先MCU向波形生成模块发送正弦波的频率范围和幅值信号，波形生成模块根据该频率范围和幅值信号生成一个在频率范围内的正弦波，其中，频率范围包括多个频率周期，一个频率周期对应一个频率值，一个频率值对应一个幅值；然后波形生成模块控制功率放大器将正弦波的幅值统一，从而控制被测科式流量计的测试变量，并且实现对被测科式流量计不同频率的激励，最后由输入信号检测模块采集被测科式流量计经过测试后的正弦波参数，MCU通过分析正弦波参数中的固有频率与其对应的峰值幅度，从而得到被测科式流量计的品质因子。在该过程中无需采用多个频率进行多次激励测试，减少了扫频的次数与时间，从而大大提升了测量效率。
2、在数字电路模块与模拟电路模块之间用隔离电路模块，实现分隔装置电路的模拟部分和数字部分，从而达到改善输出的信噪比和输入检测电路模块的灵敏度，进而提高测试精度。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种科式流量计的品质因子测量设备的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种科式流量计的品质因子测量方法的流程示意图。
图3是本申请实施例提供的一种科式流量计的品质因子测量装置的结构示意图。
图4是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
附图标记说明：1、MCU；2、隔离电路模块；3、波形生成模块；31、DDS；32、数字电位器；311、频率控制寄存器；312、高速相位累加器；313、正弦计算器；4、功率放大器；5、被测科式流量计；6、输出信号检测模块；7、输入信号检测模块；8、峰鸣器；9、LCD；301、获取模块；302、处理模块；303、发送模块；400、电子设备；401、处理器；402、通信总线；403、用户接口；404、网络接口；405、存储器。
实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本申请实施例的描述中，“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
科式流量计作为一种管道流量的检测仪器，其测量性能将大大影响对管道中流体流量的检测精度。而科式流量计的测量性能与品质因子有直接关系，因此在科式流量计出厂之前，需通过检测器品质因子以此来判断科式流量计是否合格。由于科式流量计是利用管道的振动频率来进行测量，因此在对品质因子进行测量时同样需采用不同的振动频率对科式流量计进行振动测试。
目前，品质因子的测量方法包括频域法，其通过力矩器产生不同的频率的激振力，然后记录不同频率的激励力下科式流量计的幅频特性曲线，最后通过对多个频率的幅频特性曲线进行扫频，以此得到科式流量计的固有频域以及固有频域对应的谐振幅值Ａ以及谐振频率ωｒ，最后利用半功率带宽法计算得到品质因子。
然而，上述频率法需要进行多次扫频才能得到科式流量计在不同激振频率下的完整幅频特性曲线，这个过程将会花费较多的时间，从而导致测量效率低。
为了解决上述问题，本申请提供一种科式流量计的品质因子测量设备，如图1所述，该设备包括MCU1、波形生成模块3、输出信号检测模块6、功率放大器4、输入信号检测模块7以及被测科式流量计5。
MCU1为一种微控制器ARM芯片，其工作频率为120MHz，在单个芯片上集成了多种功能模块和接口，包括存储器405、I/O端口、时钟、A/D转换、PWM等，以及SPI、I2C、ISP等数据传输接口。MCU1连接有LCD9、功能按键以及峰鸣器8。在测试之前，用户通过功能按键设置测试参数，其中测试参数包括需测试的激振力的振动频率的范围，需测试的激振力的幅值以及测试次数等。LCD9为一种测试结果的显示装置，用户可通过LCD9实时了解当前测试参数的变化过程，峰鸣器8可在测试过程中出现异常情况进行报警，从而提示用户中断测试。
在完成测试参数的设置后，MCU1向波形生成模块3发送正弦波信号生成指令，其中正弦波信号生成指令包括需要生成的正弦波的多个频率，正弦波的多个频率均在需测试的激振力的振动频率的范围内；波形生成模块3接收正弦波信号生成指令，生成第一正弦波信号，此时的第一正弦波信号的参数包括频率与幅值，每个频率都有对应的频率周期，每个频率周期都有对应的幅值，其基本原理为：波形生成模块3包括DDS31以及数字电位器32，DDS31用于根据不同的频率生成不同的正弦波信号，然后DDS31将正弦波信号传输给数字电位器32，数字电位器32为功率放大器4的控制装置，用于生成幅值调整信号，以控制功率放大器4调整正弦波信号的幅值；其中，DDS31由频率控制寄存器311、高速相位累加器312以及正弦计算器313组成，频率控制寄存器311接收到MCU1发送的正弦波信号生成指令后生成频率控制码，一个频率控制码对应一个需要生成的正弦波的频率，然后以串行或并行的方式装载并寄存频率控制码；高速相位累加器312读取寄存在频率控制寄存器311内的频率控制码，在每个预设的时钟周期内进行相位累加，得到正弦波信号中每个频率的相位值；最后，由正弦计算器313将相位值计算为数字化正弦波幅度（该过程通过查表完成），并生成连续的正弦波信号。
由于正弦计算器313在进行查表生成数字化正弦波幅度过程中，表格中不同周期对应的幅值大小不同，因此第一正弦波信号中每个频率周期内的幅值大小不同。此时，为了保证用于测试被测科式流量计5的正弦波信号的频率变化而幅值恒定，由波形生成模块3第一次生成的第一正弦波信号，数字电位器32与控制放大器先不做处理，并将其传输给输出信号检测模块6，输出信号检测模块6检测第一正弦波信号中每个频率周期内的正弦波幅值，并将每个频率周期内的正弦波幅值发送至MCU1，MCU1根据预设幅值，计算第一正弦波信号中每个频率周期内的正弦波幅值调整为预设幅值所需的放大倍数或缩小倍数，生成正弦波信号调整指令，并将正弦波信号调整指令发送给数字电位器32；预设幅值为工作人员根据历史检测经验设置的幅值；此时数字电位器32根据正弦波信号调整指令控制功率放大器4将第一正弦波信号中每个频率周期内的正弦波幅值调整为预设幅值，生成第二正弦波信号，并将第二正弦波信号发送至测试被测科式流量的力矩器，力矩器根据第二正弦波信号的参数生成不同频率的激振力来测试被测科式流量计5的幅频特性。
输入信号检测模块7采集被测科式流量计5经过测试后，生成的第三正弦波信号，并将第三正弦波信号传输至模数转换器，模数转换器将模拟信号转换为数字信号后传输给MCU1；最后MCU1对第三正弦波信号进行扫频，得到被测科式流量计5的固有频率与固有频率对应的幅值，然后采用半功率带宽法计算被测科式流量计5的品质因子。在上述测量过程中，仅需测试一次以及一次扫频即可完成对被测科式流量计5的品质因子的测量，相较于频域法需对科式流量计的幅频特性曲线进行多次扫频，大大提升了测量效率。
在一种可能的实施方式中，设备还包括隔离电路模块2，隔离电路模块2用于分隔数字电路模块与模拟电路模块，从而达到改善输出的信噪比和输入检测电路模块的灵敏度，进而提高测试精度；其中，数字电路模块为MCU1，模拟电路模块为输出信号检测模块6、功率放大器4、输入信号检测模块7以及被测科式流量计5。
本申请提供还提供一种科式流量计的品质因子测量方法，该方法应用于科式流量计的品质因子测量设备中的MCU1，如图2所示，该方法包括：
S101、提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，第一正弦波信号为波形生成模块3从预设第一频率至预设第二频率生成的正弦波。
在上述步骤中，对于波形生成模块3第一次生成的第一正弦波信号，由于被测科式流量计5的测试需要力矩器释放不同频率的激振力，而不同激振力的大小需要相同以模拟出真实环境下管道中流体产生的科里利奥力，因此第一正弦波信号在不同频率下的幅值需保持一致。此时，需要提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，以对应调整第一正弦波信号在每个频率周期内的幅值。
S102、计算多个幅值与预设幅值的比值，得到多个幅值各自对应的幅值调整倍数。
在上述步骤中，根据预设幅值，计算多个幅值与预设幅值的比值，以此确定多个幅值调整至预设幅值所需的放大倍数或缩小倍数，以使数字电位器32调整功率放大器4调整第一正弦波信号在每个频率周期内的幅值，第一预设幅值为工作人员根据历史检测经验设置的幅值。
S103、将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块3，以使波形生成模块3控制功率放大器4生成第二正弦波信号，第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同。
在上述步骤中，为了防止调整后的多个幅值与其对应的频率错乱，将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块3中的数字电位器32，数字电位器32控制功率放大器4将第一正弦波信号在每个频率周期内的幅值调整为预设幅值。
S104、当被测科式流量计5完成测试后，接收被测科式流量计5生成的第三正弦波信号。
在上述步骤中，被测科式流量计5完成测试后，被测科式流量计5在不同频率的激振力的测试下，被测科式流量计5的幅频特性反映了其结构参数的优劣，因此通过输入信号检测模块7采集被测科式流量计5的幅频特性，并生成第三正弦波信号，并将第三正弦波信号发送至MCU1进行处理。
S105、基于第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算被测科式流量计5的品质因子。
在上述步骤中，MCU1首先对第三正弦波信号进行扫频，得到多个峰值幅度，然后比较多个幅值幅度的大小，由于被测科式流量计5的固有频率的幅值大于谐振频率幅值，因此选择多个峰值幅度中最大的峰值幅度作为被测科式流量计5的固有频率的幅值，然后将最大的峰值幅度对应的频率作为固有频率。最后，采用半功率带宽法计算被测科式流量计5的品质因子，其计算方式具体为：计算最大峰值幅度在第三正弦波信号上对应的两个半功率带宽点，然后识别两个半功率带宽点各自对应的频率，最后采用如下公式计算得到品质因子：
Ｑ＝W/（f2－f1）
其中，Ｑ为品质因子，W为固有频率，f1与f2为两个半功率带宽点的频率。
本申请还提供一种科式流量计的品质因子测量装置，该装置为检测控制电路，如图3所示，检测控制电路包括获取模块301、处理模块302以及发送模块303，其中：
获取模块301，用于提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，第一正弦波信号为波形生成模块3从预设第一频率至预设第二频率生成的正弦波；
处理模块302，用于计算多个幅值与预设幅值的比值，得到多个幅值各自对应的幅值调整倍数；
发送模块303，用于将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块3，以使波形生成模块3控制功率放大器4生成第二正弦波信号，第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；
获取模块301，还用于将多个幅值各自对应的幅值调整倍数与多个幅值对应的频率发送至波形生成模块3，以使波形生成模块3控制功率放大器4生成第二正弦波信号，第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；
处理模块302，还用于基于第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算被测科式流量计5的品质因子。
在一种可能的实施方式中，获取模块301识别第三正弦波信号中的多个峰值幅度；若第一峰值幅度大于第二峰值幅度，则处理模块302确定第一峰值幅度为品质因子的固有幅值，第一峰值幅度与第二峰值幅度多个峰值幅度中任意两个不同的峰值幅度；识别第一峰值幅度对应的频率，并采用如下计算公式得到被测科式流量计5的品质因子：
Ｑ＝W/（f2－f1）
其中，Ｑ为品质因子，W为第一峰值幅度对应的频率，f1与f2为第一峰值幅度对应的两个半功率带宽点的频率。
需要说明的是：上述实施例提供的装置在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本申请还公开一种电子设备。参照图4，图4是本申请实施例的公开的一种电子设备的结构示意图。该电子设备400可以包括：至少一个处理器401，至少一个网络接口404，用户接口403，存储器405，至少一个通信总线402。
其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口403可以包括显示屏（Display）、摄像头（Camera），可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。
其中，处理器401可以包括一个或者多个处理核心。处理器401利用各种接口和线路连接整个服务器内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器405内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器405内的数据，执行服务器的各种功能和处理数据。可选的，处理器401可以采用数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、可编程逻辑阵列（Programmable LogicArray，PLA）中的至少一种硬件形式来实现。处理器401可集成中央处理器（CentralProcessing Unit，CPU）、图像处理器（Graphics Processing Unit，GPU）和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器401中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器405可以包括随机存储器（Random Access Memory，RAM），也可以包括只读存储器（Read-Only Memory）。可选的，该存储器405包括非瞬时性计算机可读介质（non-transitory computer-readable storage medium）。存储器405可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器405可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令（比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等）、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及的数据等。存储器405可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。参照图4，作为一种计算机存储介质的存储器405中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及一种科式流量计的品质因子测量方法的应用程序。
在图4所示的电子设备400中，用户接口403主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器401可以用于调用存储器405中存储一种科式流量计的品质因子测量方法的应用程序，当由一个或多个处理器401执行时，使得电子设备400执行如上述实施例中一个或多个所述的方法。需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几种实施方式中，应该理解到，所披露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其他的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。
本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种科式流量计的品质因子测量设备，其特征在于，所述设备包括MCU(1)、波形生成模块(3)、输出信号检测模块(6)、功率放大器(4)、输入信号检测模块(7)以及被测科式流量计(5)，其中：
所述MCU(1)，用于向所述波形生成模块(3)发送正弦波信号生成指令与正弦波信号调整指令，所述正弦波信号生成指令包括正弦波频率，所述正弦波信号调整指令包括放大倍数或缩小倍数；
所述波形生成模块(3)，用于接收所述正弦波信号生成指令，生成第一正弦波信号，以及接收所述正弦波信号调整指令，生成第一正弦波信号的幅值调整信号，并将所述第一正弦波信号发送至输出信号检测模块(6)；
所述输出信号检测模块(6)，用于接收所述第一正弦波信号，检测所述第一正弦波信号的正弦波幅值，并将所述第一正弦波信号的正弦波幅值发送至所述MCU(1)，以使所述MCU(1)基于所述第一正弦波信号的正弦波幅值与预设幅值生成所述正弦波信号调整指令；
所述功率放大器(4)，用于根据所述第一正弦波信号的幅值调整信号，将所述第一正弦波信号的幅值调整为所述预设幅值，生成第二正弦波信号，将所述第二正弦波信号发送至所述被测科式流量计(5)进行测试；
所述输入信号检测模块(7)，用于接收所述被测科式流量计(5)经过测试后，生成的第三正弦波信号，并将所述第三正弦波信号发送至所述MCU(1)，以使所述MCU(1)计算所述被测科式流量计(5)的品质因子。
2.根据权利要求1所述的一种科式流量计的品质因子测量设备，其特征在于，所述MCU(1)还连接有LCD(9)、功能按键以及峰鸣器(8)，其中：
所述LCD(9)，用于显示所述科式流量计的品质因子测量设备的测试参数；
所述功能按键，用于设置所述科式流量计的品质因子测量设备的工作条件；
所述峰鸣器(8)，用于对异常状态进行报警。
3.根据权利要求1所述的一种科式流量计的品质因子测量设备，其特征在于，所述波形生成模块(3)包括DDS(31)与数字电位器(32)，其中：
所述DDS(31)，用于根据所述正弦波信号生成指令生成第一正弦波信号；
所述数字电位器(32)，用于根据所述正弦波信号调整指令生成所述第一正弦波信号的幅值调整信号。
4.根据权利要求1所述的一种科式流量计的品质因子测量设备，其特征在于，所述设备还包括隔离电路模块(2)，所述隔离电路模块(2)用于分隔数字电路模块与模拟电路模块，其中，所述数字电路模块为MCU(1)，所述模拟电路模块为所述输出信号检测模块(6)、所述功率放大器(4)、所述输入信号检测模块(7)以及所述被测科式流量计(5)。
5.根据权利要求3所述的一种科式流量计的品质因子测量设备，其特征在于，所述DDS(31)由频率控制寄存器(311)、高速相位累加器(312)以及正弦计算器(313)组成，所述频率控制寄存器(311)以串行或并行的方式装载并寄存频率控制码；所述高速相位累加器(312)根据所述频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到相位值；所述正弦计算器(313)将相位值计算为数字化正弦波幅度，并生成正弦波信号。
6.一种科式流量计的品质因子测量方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的一种科式流量计的品质因子测量设备中的MCU(1)，所述方法包括：
提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，所述第一正弦波信号为波形生成模块(3)从预设第一频率至预设第二频率生成的正弦波；
计算多个所述幅值与预设幅值的比值，得到多个所述幅值各自对应的幅值调整倍数；
将所述多个幅值各自对应的幅值调整倍数与所述多个幅值对应的频率发送至波形生成模块(3)，以使所述波形生成模块(3)控制功率放大器(4)生成第二正弦波信号，所述第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；
当被测科式流量计(5)完成测试后，接收所述被测科式流量计(5)生成的第三正弦波信号；
基于所述第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算所述被测科式流量计(5)的品质因子。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算所述被测科式流量计(5)的品质因子，具体为：
识别所述第三正弦波信号中的多个峰值幅度；
若第一峰值幅度大于第二峰值幅度，则确定所述第一峰值幅度为品质因子的固有幅值，所述第一峰值幅度与所述第二峰值幅度为多个所述峰值幅度中任意两个不同的峰值幅度；
识别所述第一峰值幅度对应的频率，并采用如下计算公式得到所述被测科式流量计(5)的品质因子：
Ｑ＝W/（f2－f1）
其中，Ｑ为品质因子，W为第一峰值幅度对应的频率，f1与f2为第一峰值幅度对应的两个半功率带宽点的频率。
8.一种科式流量计的品质因子测量装置，其特征在于，所述装置为MCU(1)，所述MCU(1)包括获取模块(301)、处理模块(302)以及发送模块(303)，其中：
所述获取模块(301)，用于提取第一正弦波信号的多个幅值与多个幅值对应的频率，所述第一正弦波信号为波形生成模块(3)从预设第一频率至预设第二频率生成的正弦波；
所述处理模块(302)，用于计算多个所述幅值与预设幅值的比值，得到多个所述幅值各自对应的幅值调整倍数；
所述发送模块(303)，用于将所述多个幅值各自对应的幅值调整倍数与所述多个幅值对应的频率发送至波形生成模块(3)，以使所述波形生成模块(3)控制功率放大器(4)生成第二正弦波信号，所述第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；
所述获取模块(301)，还用于将所述多个幅值各自对应的幅值调整倍数与所述多个幅值对应的频率发送至波形生成模块(3)，以使所述波形生成模块(3)控制功率放大器(4)生成第二正弦波信号，所述第二正弦波信号的多个频率对应的幅值相同；
所述处理模块(302)，还用于当被测科式流量计(5)完成测试后，接收所述被测科式流量计(5)生成的第三正弦波信号；
所述处理模块(302)，还用于基于所述第三正弦波信号，采用半功率带宽法计算所述被测科式流量计(5)的品质因子。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器(401)、存储器(405)、用户接口(403)及网络接口(404)，所述存储器(405)用于存储指令，所述用户接口(403)和网络接口(404)用于给其他设备通信，所述处理器(401)用于执行所述存储器(405)中存储的指令，以使所述电子设备(400)执行如权利要求6至7任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有指令，当所述指令被执行时，执行如权利要求6至7任意一项所述的方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101881947A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-11-10 | 北京航空航天大学 | 科里奥利质量流量计全数字闭环系统 |
| CN102393661A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-03-28 | 北京航空航天大学 | 一种科氏质量流量计数字闭环控制系统 |
| CN108039982A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-15 | 天津津航技术物理研究所 | 一种基于网口的dsp平台控制系统带宽测量方法 |
| JP6778799B1 (ja) * | 2019-08-21 | 2020-11-04 | 東京計装株式会社 | コリオリ流量計用シミュレータ及び該シミュレータを内蔵したコリオリ流量計 |
| CN114101015A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-03-01 | 深圳市大族光电设备有限公司 | 一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置 |
| CN117055113A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-11-14 | 中国矿业大学(北京) | 品质因子提取的方法、装置及电子设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9292035B2 (en) * | 2014-01-24 | 2016-03-22 | Olympus Scientific Solutions Americas Inc. | Packet based DDS minimizing mathematical and DAC noise |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101881947A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-11-10 | 北京航空航天大学 | 科里奥利质量流量计全数字闭环系统 |
| CN102393661A (zh) * | 2011-09-21 | 2012-03-28 | 北京航空航天大学 | 一种科氏质量流量计数字闭环控制系统 |
| CN108039982A (zh) * | 2017-12-01 | 2018-05-15 | 天津津航技术物理研究所 | 一种基于网口的dsp平台控制系统带宽测量方法 |
| JP6778799B1 (ja) * | 2019-08-21 | 2020-11-04 | 東京計装株式会社 | コリオリ流量計用シミュレータ及び該シミュレータを内蔵したコリオリ流量計 |
| CN114101015A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-03-01 | 深圳市大族光电设备有限公司 | 一种超声波换能器及其控制系统、方法和装置 |
| CN117055113A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-11-14 | 中国矿业大学(北京) | 品质因子提取的方法、装置及电子设备 |
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