隨著(zhù)我國甲醇、甲醛生產(chǎn)技術(shù)不斷提高和科學(xué)的發(fā)展，流量?jì)x表的研究越來(lái)越受到自動(dòng)控制界的廣泛重視，尤其是精密溫度補償功能的儀表受到各儀表商的關(guān)注。精密溫度補償流量計研發(fā)包括機械制造、微型計算機、檢測電路硬化、軟件、性能標定等多方面的知識，我們僅在微型計算機、檢測電路硬化、軟件、性能標定技術(shù)方面進(jìn)行了研究，設計出精密溫度補償流量計。
1. 精密溫度補償流量計的設計思想
1.1 要想實(shí)現液體流體的溫度補償型所面臨的基本問(wèn)題
實(shí)現液體流體的溫度補償型一方面要求介質(zhì)溫度傳感器傳輸給微型單片機的數據要準確可靠，另一方面要求微型單片機數據處理速度要快，在完成流量數據計算的同時(shí)，還要及時(shí)對溫度數據進(jìn)行處理并對流量數據精密補償。
1.1.1 介質(zhì)溫度的獲得
為了保證介質(zhì)溫度準確可靠的傳輸給微型單片機，我們選用國內外較成熟的鉑熱電阻Pt100作為介質(zhì)溫度傳感器，生產(chǎn)商選用日本國“CRZ”系列產(chǎn)品。使溫度的線(xiàn)性、準確度、可靠性得到了保證。
1.1.2 提高數據處理速度
由于流量傳感器送來(lái)信號頻率較高，所以要求微型單片機數據處理速度要快，為了使流量信號和溫度數據得到及時(shí)處理，選用了2片微型單片機（雙CPU），同時(shí)提高晶振頻率。
1.2 實(shí)現機電一體化設計，保證電路為低功耗，使儀表正常工作時(shí)間為3到8年（核心部件*時(shí)間）。
1.2.1 流量傳感器的選用
目前國內外儀表市場(chǎng)上，渦輪液體流量?jì)x表仍然占主流，隨著(zhù)機械制造技術(shù)的不斷提高，渦輪液體流量?jì)x表機械使用壽命越來(lái)越長(cháng)，而且計量精度高、結構簡(jiǎn)單、易于維護。所以選用了較成熟液體渦輪為流量傳感器。
1.2.2 低功耗設計
電路元器件全部采用表貼（SMD），微型單片機選用美國Microchip公司生產(chǎn)品，整個(gè)電路工作狀態(tài)由燒寫(xiě)在微型單片機的軟件控制，當無(wú)流量信號時(shí)軟件會(huì )自動(dòng)識別，并且進(jìn)入休眠低功耗狀態(tài)。選用大容量鋰電池，保證了儀表長(cháng)期穩定工作，電池電壓低于廠(chǎng)家設定值時(shí)，儀表顯示屏會(huì )有“電池!” 以2Hz頻率的速度閃爍，儀表還可以正常工作一個(gè)月以上。
2. 精密溫度補償流量計的硬件設計
2.1 機電一體化設計。
由表體、電子表頭、流量傳感器、溫度傳感器組成，如圖1所示。表體為全不銹鋼制造，以適應各種流體介質(zhì)的需要。表頭為鋁合金，使電路抗*力強。防爆等級為ExdⅡBT4，ExiⅡBT4。溫度傳感器為不銹鋼外套。
2.2 精密溫度補償流量計電路的設計與工作原理。
電路由流量前置放大器、溫度前置放大器、傳感器激勵電源、微型單片機1、微型單片機2、輕觸鍵盤(pán)、流量輸出1（單位為4-20mA）電路、流量輸出2（單位為升）、液晶顯示器等組成。液晶顯示器如圖2所示。微型單片機1將溫度補償后的流量數據送到微型單片機2，經(jīng)微型單片機2將數據處理后，一路送往D/A并轉換成4-20MA后輸出，另一路轉換成數字量以升（KG）輸出。
3. 精密溫度補償流量計的軟件設計
采用模塊化，分為初始化、主程序、中斷子程序、鍵盤(pán)服子程序、數據采集子程序、數據處理子程序、顯示子程序、數據輸出子程序。主程序流程圖見(jiàn)圖3。用戶(hù)可以根據需要通過(guò)鍵盤(pán)修改軟件中的各種參數，如介質(zhì)溫度系數、流量系數、流體密度等。
4. 計量性能標定
4.1 頻響測試。
使用香港“龍威”牌信號發(fā)生器和美國“TeKtronix”示波器檢測精密溫度補償流量計的頻響性能為5~3000Hz（M段）范圍內時(shí)，輸出電壓幅度≧3.1Vp-p*可以滿(mǎn)足各種流量傳感器的要求。頻響曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖4。
4.2 計量性能檢定。
使用直徑15mm流量傳感器， 流量系數392.4I/L，用100升容器在不同瞬時(shí)值連續測量10次，得出度等級±0.2%，線(xiàn)性度±0.18%，重復性±0.03%。
4.3 溫度檢定。
使用上海電工儀器廠(chǎng)0.02級“標準直流電阻箱”，輸入不同溫度范圍（-40℃~90℃），液晶屏顯示精度±0.3%。
5. 結束語(yǔ)
本精密溫度補償流量計采用了2片微型單片機（雙CPU），使流量、溫度數據處理速度要快，保證了溫度補償流量計計量精度，選用了較成熟液體渦輪流量傳感器，實(shí)現了機電一體化，安裝極為方便，容易檢修。因智能化設計，一切復雜事情都由微型單片機（雙CPU）來(lái)完成，所以操作簡(jiǎn)單，抗*力強。電路、軟件為低功耗設計，所以可靠性高，使用壽命長(cháng)。RS-232通訊接口可與上位機通訊，脈沖輸出功能可與智能定值控制儀配套組成精密灌裝系統，4-20mA 輸出功能可連接各種流量計算儀，實(shí)現遠傳指示。
從該精密溫度補償流量計的技術(shù)性能和運行情況看，利用該精密溫度補償流量計，可以較好的實(shí)現對各種流體的精密溫度補償，而且精度高、線(xiàn)性度好。有效減少由于溫度引起液體化工產(chǎn)品的計量誤差所造成的經(jīng)濟損失。是計量液體的流量計之一。該產(chǎn)品可廣泛適用于冶金、化工、石油、城建、環(huán)保、食品等領(lǐng)域，可靠測量水、自來(lái)水、污水、柴油、汽油和低粘度原油等液體的體積流量。尤其在甲醇、甲醛的流量計量中，具有國內外技術(shù)水平。
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