摘要:介紹了一(yi)種渦輪式氣體(ti)流量計 的溫度(du)、壓力補償方法(fǎ)，該方法采用MS5535B傳(chuán)感器測量被測(cè)氣體❗的溫度和(he)壓力,采用軟件(jian)方法進行補償(cháng)。
0引言
　　氣體的流(liu)量通常用體積(ji)流量來表示，體(ti)積流量是指單(dan)位時間内通過(guò)管路任一截面(miàn)的氣體體積。但(dan)是由于氣體分(fen)子排列松散，随(sui)着溫度或壓力(li)的變化，分子間(jiān)距會發生變化(huà)，體積也會發生(sheng)相應的變化。體(tǐ)積與壓力成反(fǎn)比，與溫度成正(zhèng)比，在🔴溫度和壓(ya)🔅力變化的情況(kuàng)下，無法計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量和(he)比較氣體的體(ti)積流量，需要将(jiang)其統一轉換爲(wèi)标準狀态下的(de)體積流量🥰。工程(chéng)上氣🌐體流量--般(bān)都以标準狀态(tài)下的體積流量(liang)來表示。因此，需(xū)要對工作狀态(tai)下測得的氣體(ti)流量進行溫度(dù)🌈、壓力補償"。
1渦輪(lun)式氣體流量計(jì)的溫度、壓力補(bǔ)償方法.
　　渦輪式(shì)氣體流量計直(zhi)接測量的是工(gōng)作狀态下氣✍️體(tǐ)的體👈積流㊙️量，标(biāo)準狀态下氣體(tǐ)的體積流量爲(wèi):
 
　　式中qvn、qv一分别爲(wei)标準狀态和工(gong)作狀态下的體(tǐ)積流量，m³/h;p、T、Z一‼️分别(bié)爲工作狀态下(xià)絕對壓力(Pa)，熱力(li)學溫度(K)和氣體(ti)壓縮♻️系數⛷️;pn、Tn、Zn一-分(fèn)♻️别爲标準狀态(tài)下絕對壓力(Pa)，熱(re)力學溫✊度(K)和氣(qì)體壓縮👅系數日(rì)。
　　由于被測氣體(tǐ)所處狀态壓力(li)較低，且溫度大(da)大.高于臨界溫(wen)度👄，因此可以按(àn)理想氣體計，這(zhè)時氣體壓縮系(xì)數取爲18。将測量(liàng)得到👉的工作狀(zhuang)态下的溫度和(hé)壓力數🛀🏻值帶入(rù)(1)式，即可得到補(bǔ)償後的氣體流(liú)量數值。
2溫度、壓(yā)力測量用傳感(gǎn)器
　　工作狀态下(xià)的溫度、壓力數(shù)值可采用型号(hào)爲MS5535B的集成🔆壓力(lì)傳感器來進行(háng)測量。MS5535B的主要功(gong)能是将從壓阻(zǔ)式壓力傳感器(qi)輸出的未經補(bu)償模拟電壓值(zhi)轉換爲16位的數(shù)字量，同時提供(gong)-一個傳感器溫(wen)度的16位數字量(liang)。該芯片具有🛀🏻如(ru)下特點🤩:
1)0-14bar的絕對(dui)壓力範圍
2)芯片(pian)中存有用于軟(ruǎn)件補償的6個系(xì)數
3)15位的ADC.
4)3線串行(háng)接口.
5)1個系統時(shi)鍾(32.768kHz)
6)低電壓低能(néng)量消耗
7)供電電(diàn)壓在2.2V~3.6V
8)低電壓電(diàn)流
9)-40~+125℃工作溫度
MS5535B有(yǒu)8個引腳，引腳定(dìng)義和功能如表(biǎo)1所示。
 
3溫度、壓力(lì)測量傳感器與(yǔ)單片機的接口(kou).電路設計
　　MS5535B與單(dan)片機MSP430F147的通信是(shì)通過3線同步的(de)串行接口實現(xian)🌈的。圖1爲壓力傳(chuan)感器MS5535B和單片機(jī)MSP4320F147的硬件連接圖(tu)。單片機MSP430F147的P2.1引腳(jiǎo)輸出同步串行(háng)時鍾信号，P2.4引腳(jiǎo)采樣由MS5535B輸出的(de)數據，P2.2引腳輸出(chu)數據給MS5535B,P2.0引腳向(xiang)MS5535B輸出32.768kHZ的主時鍾(zhong)♻️信号。
 
4軟件設計(jì)
　　MS5535B輸出的電壓與(yu)溫度和測量過(guò)程的誤差有很(hěn)大關系，所以需(xu)要補償這些影(ying)響。補償是通過(guo)單片機MSP430F147軟件補(bǔ)償來💃實現的。補(bǔ)償用🆚的校準數(shù)據Wordl到Word4存儲在MS5535B的(de)64位PROM中，可通過單(dān)片機MSP430F147的軟件讀(du)出用于對16位的(de)壓力值(D1)和16位溫(wen)度值(D2)進行補償(cháng)，得到用于渦輪(lún)式氣體流🥵量計(jì)溫度、壓力補償(cháng)的壓力值和溫(wen)度值。圖2描述了(le)讀取壓力值、溫(wēn)度值和軟件補(bu)償執行的過程(chéng)。首先，通過串行(háng)接口讀出wordl到word4。下(xia)一步，用位方式(shì)邏輯和移位🏒操(cao)作取出補償系(xì)數C1到C6(wordl到word4的位模(mó)式🐅參考表2)。然後(hou)單片機MSP430F147通過串(chuàn)行接口讀取16位(wèi)㊙️的壓力值(D1)和16位(wei)溫度值(D2)。最後，通(tong)過D1、D2和C1到C6運用圖(tú)🌐2所示的運算法(fǎ)💃🏻則計算出補償(cháng)後的壓力值。
 
 
　　Wordl到(dào)Word4、D1和D2是通過3線同(tong)步串.行通信讀(du)取的。MS5535B在SCLK的，上升(sheng)沿😘采樣一位，并(bing)且在上升沿發(fa)送一-位，以此來(lái)實現信号轉換(huàn)的同步。單片機(ji)MSP430F147在SCLK的下降沿采(cǎi)樣從MS5535B的DOUT引腳輸(shū)出的數據，并且(qie)在SCLK的下降沿将(jiang)數據發送到MS5535B的(de)DIN引腳，SCLK信号是👣由(you)單片機MSP430F147産生的(de)。輸出數據的選(xuǎn)擇通過向MS5535B的DIN(數(shu)據輸入)腳輸入(ru)相應的指令來(lái)實現。
 
　　如圖3所示(shì)，MS5535B和單片機MSP430F147的每(mei)一次通訊都是(shì)以單片機MSP430F147向♈MS5535B芯(xin)片的DIN腳發送一(yi)個指令序列開(kai)始的。在每一個(gè)指令序列之前(qian)都有一一個開(kai)始序列(3個高電(diàn)平1),每一個指令(ling)序列之後都有(yǒu)一個停止序列(liè)(3位低電平0)。每一(yī)條指令有四位(wèi)組成，用于✔️選擇(ze)由MS5535B的DOUT腳輸出的(de)是壓力、溫度或(huò)是校準數據。在(zai)輸出壓💚力和溫(wēn)度時，在停止序(xu)列的最後--位時(shi)，MS5535B的DOUT腳會輸出一(yī)個應答信号一(yi)低電☂️平到高電(diàn)平的轉換，表示(shì)了一次轉換的(de)開始。應答信号(hào)之後，單片機MSP430F147向(xiang)MS5535B的SCLK腳輸人🔴2個脈(mo)沖，然後再輸出(chū)低電平，保持MS5535B的(de)SCLK腳爲低，直到在(zài)MS5535B的DOUT腳出現🐅由高(gāo)到低的信号☎️，表(biao)示轉換結束。單(dan)片機MSP430F147通過向MS5535B的(de)SCLK腳輸入另外的(de)17脈沖讀出MS5535B的DOUT腳(jiao)輸出的16位數字(zi)。
　　如果單片機MSP430F147和(hé)MS5535B失去同步性，可(kě)以用通過複位(wei)指令來重新⁉️啓(qi)動。在每--次轉換(huàn)指令之前先向(xiàng)MS5535B的DIN腳發送複位(wèi)指令，以防止由(yóu)于電氣沖突協(xié)議長久挂起。
5結(jie)論
　　氣體渦輪流(liú)量計 采用MS5535B檢測(cè)工作狀态下的(de)氣體溫度和壓(yā)力，用軟件實現(xian)💘溫度和壓力自(zì)動補償。試驗證(zheng)明實驗樣機實(shí)😍現了系統要求(qiú)的主🏃‍♂️要技術指(zhi)标。

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