涡街流量计正方法

涡街流量计正方法

涡街流量计查找表法常用于FPGA的设计中。在FPGA设计中常常要实现一些复杂运算（如乘法、除法、三角函数等），而这些运算会占用大量的逻辑单元，且速度难以满足信号实时处理的要求，查找表法是解决这一问题的zui简单、有效的方法。其基本原理[9]为：将函数所有输入变量的运算结果写入FPGA的存储单元中，同时以这些输入变量作为该存储单元的地址。当运算时，涡街流量计通过读取存储单元地址的方式获取计算结果，这样一来，不仅大幅减少了运算所需逻辑单元，又满足了实时运算的要求。

    涡街流量计非线性修正方法的本质其实是对涡街频率的修正，也可以转化为对涡街信号周期长度计数值N的修正，即对于每个输入的周期长度计数值N（反映的是涡街频率的真实大小），总有一个修正后的周期长度计数值输出N'（反映的是修正后的涡街频率）与之对应，可见这种方法尤其适宜采用查找表方法来实现。

    受CPLD资源数以及功耗的限制，要求在满足涡街流量计线性度的前提下，尽可能地利用较少的CPLD资源对仪表系数进行修正，使涡街流量计的量程可以扩展。而程序中查找表占据了CPLD的大部分资源，因此对其进行优化是十分必要的。

    为了说明修正思想及如何优化查找表，仍以表1实验数据进行说明，采用三次样条插值法进行仪表系数曲线逼近。如图6所示，在正常流量范围内1~9.3m³/h（频率20.41~185.87Hz），线性度在1%以内，在此范围的流量点不需要仪表系数修正。流量在0.5~1m³/h（频率10.86~20.41Hz）时，可以保证良好的重复性，因此可以通过修正将仪表系数降到正常流量范围所在的仪表系数区间K_min~K_max。如式（6），其中K为正常流量范围1~9.3m³/h得到的平均仪表系数，E_L为所要求的线性度误差即仪表的精度等级，对于液体涡街流量计E_L=0.01，气体涡街流量计E_L=0.015。