摘要(yao):智能(neng)差壓(ya)流量(liang)計 因(yin)結構(gou)簡單(dan),操作(zuo)方便(bian)得到(dao)廣泛(fan)應用(yong)。本文(wen)從流(liu)量的(de)特點(dian)入手(shou),結合(he)節流(liu)裝置(zhi)的工(gong)作特(te)點，差(cha)壓流(liu)量計(ji)能實(shi)時當(dang)前流(liu)體的(de)質量(liang)流量(liang)和流(liu)體的(de)密度(du),該流(liu)量計(ji)能廣(guang)泛應(ying)用于(yu)不同(tong)流體(ti)的質(zhi)量流(liu)量測(ce)量,而(er)且安(an)裝和(he)設置(zhi)方便(bian),不同(tong)的流(liu)體隻(zhi)有通(tong)過按(an)鍵輸(shu)入流(liu)量系(xi)數和(he)流體(ti)膨脹(zhang)的校(xiao)正系(xi)數,按(an)照步(bu)驟安(an)裝好(hao)後就(jiu)能實(shi)時顯(xian)示待(dai)測流(liu)體的(de)流量(liang)。
　　流量(liang)是指(zhi)單位(wei)時間(jian)内流(liu)過管(guan)道某(mou)截面(mian)液體(ti)的體(ti)積或(huo)質量(liang)。流體(ti)的總(zong)量對(dui)于計(ji)量物(wu)質的(de)損耗(hao)與儲(chu)存等(deng)具有(you)重要(yao)的意(yi)義,在(zai)日常(chang)生活(huo)中常(chang)常要(yao)對一(yi)段時(shi)間内(nei)流過(guo)的液(ye)體量(liang)進行(hang)測量(liang),測量(liang)總量(liang)的儀(yi)表一(yi)般稱(cheng)爲流(liu)體計(ji)量表(biao)或流(liu)量計(ji)。工業(ye)應用(yong)中,因(yin)不同(tong)流體(ti)的粘(zhan)度、導(dao)電性(xing).腐蝕(shi)性等(deng)不一(yi)樣，因(yin)此不(bu)同流(liu)體的(de)測量(liang)方法(fa)也不(bu)盡相(xiang)同,市(shi)場上(shang)爲了(le)滿足(zu)不同(tong)流體(ti)的測(ce)量要(yao)求,流(liu)量計(ji)的種(zhong)類也(ye)比較(jiao)多。流(liu)量計(ji)中差(cha)壓型(xing)流量(liang)計是(shi)使用(yong)量廣(guang)的一(yi)種流(liu)量計(ji),廣泛(fan)應用(yong)于工(gong)礦企(qi)業、化(hua)工、天(tian)然氣(qi)等部(bu)門,該(gai)流量(liang)計具(ju)有結(jie)構簡(jian)單、使(shi)用壽(shou)命長(zhang)、适應(ying)性強(qiang)安裝(zhuang)方便(bian)等優(you)點。本(ben)文主(zhu)要以(yi)差壓(ya)流量(liang)計的(de)設計(ji)與應(ying)用着(zhe)手進(jin)行研(yan)究和(he)設計(ji)。
1測量(liang)方案(an)與原(yuan)理
　　差(cha)壓式(shi)流量(liang)計又(you)叫節(jie)流式(shi)流量(liang)計,它(ta)是利(li)用流(liu)體流(liu)經節(jie)流裝(zhuang)置時(shi)産生(sheng)壓力(li)差的(de)原理(li)來實(shi)現流(liu)量測(ce)量的(de)。在實(shi)際測(ce)量中(zhong)，要利(li)用節(jie)流裝(zhuang)置把(ba)被測(ce)流體(ti)的流(liu)量轉(zhuan)換成(cheng)差壓(ya)信号(hao),主要(yao)原因(yin)是安(an)裝在(zai)管道(dao)中節(jie)流裝(zhuang)置使(shi)得連(lian)續流(liu)動的(de)流體(ti)因流(liu)體流(liu)邇面(mian)積突(tu)然縮(suo)小而(er)形成(cheng)流束(shu)收縮(suo)，使得(de)流速(su)加快(kuai),擠過(guo)節流(liu)孔後(hou),流速(su)又降(jiang)低。由(you)能量(liang)守恒(heng)在節(jie)流件(jian)前後(hou)産生(sheng)壓力(li)差(靜(jing)壓差(cha))△p=p1-p2,因是(shi)節流(liu)裝置(zhi),所以(yi)有p1>p2。壓(ya)力差(cha)p1-p2大小(xiao)與流(liu)過的(de)流體(ti)流量(liang)之間(jian)有一(yi)定的(de)函數(shu)關系(xi)，根據(ju)壓力(li)差就(jiu)可以(yi)求得(de)流量(liang)。質量(liang)流量(liang)與壓(ya)力差(cha)的關(guan)系式(shi)爲:

　　式(shi)中各(ge)參數(shu)的意(yi)義和(he)單位(wei)規定(ding)如下(xia):qm爲質(zhi)量流(liu)量,kg/s。a爲(wei)流量(liang)系數(shu),可由(you)實驗(yan)确定(ding)。通常(chang)根據(ju)節流(liu)件形(xing)式、管(guan)道情(qing)況、雷(lei)諾數(shu)、流體(ti)性質(zhi)、取壓(ya)方式(shi)等查(cha)表得(de)到;ε爲(wei)流體(ti)膨脹(zhang)的校(xiao)正系(xi)數,通(tong).常在(zai)0.9~1.0之間(jian)。不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)時g=1;可(ke)壓縮(suo)性流(liu)體時(shi)ε<l;F。爲節(jie)流件(jian)開孔(kong)面積(ji)m2。。當已(yi)知節(jie)流件(jian)開孔(kong)直徑(jing)d(m)時,ρ爲(wei)流體(ti)密度(du),kg/m3;△p=p1-p2,爲節(jie)流件(jian)前後(hou)的壓(ya)力差(cha)Pa。根據(ju)在圖(tu)1中根(gen)據流(liu)體的(de)流向(xiang),安裝(zhuang)好節(jie)流裝(zhuang)置,在(zai)節流(liu)裝置(zhi)11和22管(guan)壁處(chu)的流(liu)體靜(jing)壓力(li)産生(sheng)差異(yi),由位(wei)移傳(chuan)感器(qi)得到(dao)壓力(li)差的(de)高度(du),在A處(chu)安裝(zhuang)标準(zhun)的容(rong)積和(he)壓力(li)傳感(gan)器,得(de)到流(liu)體密(mi)度的(de)大小(xiao)。

　　爲了(le)便于(yu)測量(liang),将差(cha)壓信(xin)号進(jin)行放(fang)大,濾(lü)波,在(zai)利用(yong)微處(chu)理器(qi)進行(hang)控制(zhi),使之(zhi)能方(fang)便記(ji)錄、存(cun)儲和(he)顯示(shi)。在圖(tu)1中,利(li)用位(wei)移傳(chuan)感器(qi)可以(yi)測量(liang)出節(jie)流裝(zhuang)置11和(he)22管壁(bi)處的(de)流體(ti)靜壓(ya)力,将(jiang)壓力(li)的變(bian)化通(tong)過電(dian)橋的(de)作用(yong)，使之(zhi)轉換(huan)爲電(dian)壓的(de)變化(hua),爲了(le)便于(yu)微處(chu)理器(qi)能控(kong)制,将(jiang)其信(xin)号進(jin)行放(fang)大和(he)模數(shu)轉換(huan)。由于(yu)要測(ce)量質(zhi)量流(liu)量,在(zai)A處的(de)壓力(li)傳感(gan)器可(ke)以測(ce)量得(de)到流(liu)體密(mi)度的(de)大小(xiao)(測量(liang)密度(du)的原(yuan)理是(shi)A出的(de)容積(ji)是标(biao)定已(yi)知的(de),邇過(guo)質量(liang)大小(xiao)除以(yi)容積(ji)即可(ke)以得(de)到)。由(you)此得(de)到測(ce)量原(yuan)理框(kuang)圖如(ru)圖2所(suo)示。

2硬(ying)件電(dian)路的(de)分析(xi)與設(she)計
　　根(gen)據測(ce)量原(yuan)理框(kuang)圖,将(jiang)各個(ge)部分(fen)的電(dian)路設(she)計如(ru)下:
2.1電(dian)橋電(dian)路
　　電(dian)橋電(dian)路是(shi)将壓(ya)力的(de)變化(hua)轉換(huan)成電(dian)壓信(xin)号的(de)變化(hua),在實(shi)際測(ce)量中(zhong)先調(diao)節電(dian)橋平(ping)衡,爲(wei)了提(ti)高精(jing)度,減(jian)小非(fei)線性(xing)誤差(cha),選擇(ze)将R1和(he)R2加入(ru)傳感(gan)器,-個(ge)增加(jia),另外(wai)一個(ge)減小(xiao)。

2.2電壓(ya)放大(da)電路(lu)
　　由電(dian)橋輸(shu)入的(de)微弱(ruo)的信(xin)号,通(tong)過電(dian)壓放(fang)大器(qi)放大(da)後,便(bian)于A/D轉(zhuan)換器(qi)處理(li),采用(yong)了差(cha)分放(fang)大電(dian)路,能(neng)夠抑(yi)制共(gong)模信(xin)号。

2.3A/D轉(zhuan)換電(dian)路的(de)設計(ji)
　　此工(gong)作可(ke)由單(dan)片機(ji)内部(bu)的10位(wei)AD轉換(huan)器完(wan)成,但(dan)發現(xian)單片(pian)機的(de)10位AD芯(xin)片處(chu)理效(xiao)果不(bu)是很(hen)好。采(cai)用了(le)兩個(ge)AD轉換(huan)芯片(pian),對輸(shu)出的(de)信号(hao)轉換(huan),使用(yong)單片(pian)機控(kong)制計(ji)算,然(ran)後送(song)人液(ye)晶顯(xian)示其(qi)質量(liang)流量(liang)的大(da)小。
　　AD1674是(shi)--片高(gao)速12位(wei)逐次(ci)比較(jiao)型A/D轉(zhuan)換器(qi),内置(zhi)雙極(ji)性電(dian)路構(gou)成的(de)混合(he)集成(cheng)轉換(huan)顯片(pian),具有(you)外接(jie)元件(jian)少,功(gong)耗低(di),精度(du)高等(deng)特點(dian),并且(qie)具有(you)自動(dong)校零(ling)和自(zi)動極(ji)性轉(zhuan)換功(gong)能,隻(zhi)需外(wai)接少(shao)量的(de)電阻(zu)和電(dian)容元(yuan)件即(ji)可構(gou)成一(yi)個完(wan)整的(de)A/D轉換(huan)器。AD8326是(shi)TI公司(si)推出(chu)的16位(wei)高速(su)模數(shu)轉換(huan)器,其(qi)轉換(huan)速度(du)快,線(xian)性度(du)好精(jing)度高(gao)。電路(lu)的連(lian)接圖(tu),如圖(tu)5和圖(tu)6所示(shi)。

2.4顯示(shi)電路(lu)
　　本電(dian)路采(cai)用12864液(ye)晶來(lai)實時(shi)顯示(shi)輸出(chu)的流(liu)體質(zhi)量流(liu)量和(he)密度(du)的大(da)小。該(gai)液晶(jing)具有(you)屏幕(mu)反應(ying)速度(du)快、對(dui)比度(du)高、功(gong)耗低(di)等優(you)點,可(ke)以實(shi)現友(you)好的(de)人機(ji)交互(hu)。爲了(le)簡化(hua)電路(lu),采用(yong)串口(kou)連接(jie)。在單(dan)片機(ji)的控(kong)制下(xia),按照(zhao)要求(qiu)的格(ge)式顯(xian)示接(jie)收到(dao)的數(shu)據和(he)字符(fu)信息(xi)。圖7爲(wei)液晶(jing)顯示(shi)的連(lian)接圖(tu)。其中(zhong)D0~D7爲數(shu)據口(kou),R/W爲液(ye)晶讀(du)寫信(xin)号,E是(shi)使能(neng)端。

3軟(ruan)件控(kong)制設(she)計
　　本(ben)系統(tong)所采(cai)集的(de)是電(dian)壓放(fang)大電(dian)路輸(shu)出的(de)信号(hao),通過(guo)AD轉換(huan)後,單(dan)片機(ji)從而(er)對兩(liang)路模(mo)拟信(xin)号進(jin)行處(chu)理,并(bing)與流(liu)量系(xi)數、節(jie)流件(jian)開孔(kong)面積(ji)FO及ε進(jin)行計(ji)算,将(jiang)測得(de)的數(shu)據用(yong)液晶(jing)适時(shi)的顯(xian)示出(chu)來,便(bian)于觀(guan)察。軟(ruan)件設(she)計流(liu)程圖(tu)，如圖(tu)8所示(shi)。
　　智能(neng)技術(shu)已成(cheng)爲推(tui)動科(ke)學技(ji)術的(de)關鍵(jian)技術(shu),采用(yong)智能(neng)技術(shu)将是(shi)傳感(gan)器檢(jian)測領(ling)域的(de)一個(ge)重要(yao)的發(fa)展方(fang)向,所(suo)研究(jiu)和制(zhi)作的(de)智能(neng)差壓(ya)流量(liang)計隻(zhi)是流(liu)量檢(jian)測的(de)一個(ge)縮影(ying),雖然(ran)能根(gen)據流(liu)體的(de)性質(zhi)修改(gai)相關(guan)參數(shu),實時(shi)顯示(shi)流體(ti)的質(zhi)量流(liu)量和(he)密度(du),但達(da)到全(quan)智能(neng)還有(you)一段(duan)距離(li),-一些(xie)技術(shu)要進(jin)一-步(bu)的深(shen)人和(he)完善(shan)。

 

以上(shang)内容(rong)源于(yu)網絡(luo)，如有(you)侵權(quan)聯系(xi)即删(shan)除!