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脈沖型流量傳感器檢定儀
閱讀�5521時間�2011-05-29 21:02:25

  脈沖�流量傳感�檢定儀是指用于脈沖型流�傳感�儀表系�(shù)檢定的儀��脈沖型流量傳感器是流量儀表中一類主要的流量傳感�,而儀表系�(shù)是標(biāo)志這類流量傳感器的重要參數(shù)�

系數(shù)檢定

  傳統(tǒng)的脈沖型流量傳感器儀表系�(shù)的檢定一般由容積式流量標(biāo)�(zhǔn)裝置和計(jì)�(shù)�、計(jì)時器完成,如�1所示。其儀表系�(shù)定義為單位體積的流體量通過流量傳感器時傳感器所�(fā)出的脈沖�(shù),單位通常�1/L(脈沖數(shù)每升)或1/m3(脈沖數(shù)每立方米�。根�(jù)文獻(xiàn)[1>的規(guī)定,為了保證流量�(jì)儀表系�(shù)的有效�,一般應(yīng)保證一次檢定中流量�(jì)輸出的脈沖數(shù)的相對誤差值不大于被檢流量�(jì)重復(fù)性的1/3。由于一般計(jì)�(shù)器的�(jì)�(shù)誤差為�1個脈�,所以在檢定時間間隔(圖1中兩控制脈沖間的時間t)內(nèi),計(jì)�(shù)器應(yīng)收集足夠多的脈沖�(shù)N才能�(dá)到要求的檢定精度�

  對于一些大口徑流量傳感�,由于其儀表系�(shù)一般較?。ㄈ?00的渦輪流量計(jì),其儀表系�(shù)僅為1.5L�1�  口徑的渦街流量計(jì),其儀表系�(shù)更低,僅為約0.2/L�1)。對于這樣的流量計(jì),要收集足夠多的脈沖�(shù),一要花很長的檢定時�,二要有較大的檢定設(shè)備(較大的標(biāo)�(zhǔn)容器�。由于種種限制,總使�(jì)�(shù)脈沖�(dá)不到要求。雙時間法計(jì)�(shù)技�(shù)是目前國際上較為通用的脈沖插值技�(shù),可以在較短的檢定時間內(nèi),用較小體積的檢定設(shè)�,在�(jì)�(shù)總脈沖數(shù)較小時仍能保證足夠的技�(shù)精度的一種脈沖插值技�(shù),較早應(yīng)用于微型體積管流量標(biāo)�(zhǔn)裝置�

  我們研制的“脈沖型流量傳感器檢定儀”是用傳�(tǒng)的計(jì)�(shù)器加上雙時間法測量控制技�(shù)組成的雙時間法檢定儀。試�(yàn)表明,該檢定儀使用方便可靠,可以縮短檢定時�,用較小的標(biāo)�(zhǔn)容器檢定較大口徑的流量傳感器,并且比常規(guī)檢定方法具有更高的技�(shù)精度�

  1 雙時間法�(jì)�(shù)器原�

  脈沖�(nèi)插技�(shù)是活塞校�(yàn)裝置增加流量�(jì)的輸出信號分辨率,從而減小校�(yàn)裝置體積的一個有效途徑。通常,校�(yàn)流量�(jì)時為了得到足夠的脈沖�(shù),可以采取兩個途徑,一是提高流量計(jì)的輸出信號分辨率,使有限的校�(yàn)時間�(nèi)得到盡可能多的脈沖數(shù);二是增加校�(yàn)裝置的計(jì)量有效容�。一�,單位體積流體通過流量�(jì)所輸出的脈沖數(shù)是有限的(如上述的渦輪流量計(jì)和渦街流量計(jì)),校驗(yàn)裝置的計(jì)量有效容積也不可能做得很�。脈沖內(nèi)插技�(shù)很好地解決了這個問�,它有雙時間法、四時間法和鎖相�(huán)回路法等幾種方法可供使用。使活塞校驗(yàn)裝置用一個“小容積”(裝置有效容積)采�500個脈沖就能達(dá)到大容積校驗(yàn)裝置采集10000個脈沖相同的精確��

圖1  儀表系數(shù)標(biāo)定圖

  �1  儀表系�(shù)�(biāo)定圖

  雙時間法的原理如�2a所�。在流量脈沖信號周期�(wěn)定的條件�,脈沖內(nèi)插數(shù)為:

脈沖內(nèi)插數(shù)

  式中:N為計(jì)�(shù)器記錄下的流量傳感器信號脈沖�(shù);N1為經(jīng)雙時間或四時間法�(nèi)插后的脈沖數(shù);△t1為從檢測開始信號到檢測停止信號的時間間隔;△t2為從檢測開始信號后個脈沖上升沿到檢測停止信號后個脈沖上什沿之間整脈沖周期間隔。圖2 雙時間法�

圖2 雙時間法

  在流量標(biāo)�(zhǔn)裝置�(wěn)定性符合標(biāo)�(zhǔn)�(guī)程規(guī)定的情況下,流量脈沖信號周期可以�(rèn)為是�(wěn)定的,所以用式(1)得到的脈沖�(nèi)插數(shù)�(yīng)該是有效��

  除了雙時間法�,還可以用四時間法來確定脈沖�(nèi)插數(shù)。四時間法測�4個時間t1~t4,如�2b所�,其脈沖插數(shù)為:

硬件�(shè)�(jì)

  脈沖型流量傳感器檢定儀的硬件原理框圖如圖所示�

圖 雙時間法流量檢定儀硬件原理框圖

  � 雙時間法流量檢定儀硬件原理框圖

  該檢定儀不采用微處理�(jī),工作可靠性好??刂菩盘柨梢杂脝蔚峨p擲開�(guān)K1選擇很窄的脈沖信�,也可以選擇電平信號。當(dāng)用電平信號控制時,又可以用開�(guān)K2選擇高電平控制或低電平控��

  �(dāng)控制信號為脈沖信號時(圖中種控制信號),開關(guān)K1選擇脈沖控制,設(shè)初始�(tài)觸發(fā)器TR1的Q端輸出為低電平L(假�(shè)輸出高電平H也沒有關(guān)系),Q端輸出高電平H反饋到D�。開�(guān)K2選擇高電平控制或低電平控制�

  �(dāng)控制信號為脈沖信號時(圖3中種控制信號�,開�(guān)K1選擇脈沖控制,設(shè)初始�(tài)觸發(fā)器TR1的Q端輸出為低電平L(假�(shè)輸出高電平H也沒有關(guān)系),Q端輸出高電平H反饋到D�。開�(guān)K2選擇高電平控制(如果初始�(tài)觸發(fā)器TR1的Q端輸出為高電平H時,K2可選擇低電平控制�,與非門B、C的輸入端及觸�(fā)器TR2的D端均為低電平,所以,B、C門�(guān)閉,觸發(fā)器TR2的Q端輸出在流量脈沖信號的作用下也必定為低電�,E門�(guān)�。計(jì)�(shù)器和�(jì)時器T1與T2都在停止?fàn)顟B(tài)。用清零按鈕可以使計(jì)�(shù)器和�(jì)時器回復(fù)到初始零�(tài),顯示全零�

  �(dāng)“開始計(jì)�(shù)”控制信號脈沖(個控制脈沖)到來�,由于TR1的D端為高電平H,所以,控制脈沖觸發(fā)TR1使其Q端輸出為高電平H,并立即打開與非門B和C使計(jì)�(shù)器和�(jì)時器T1開始�(jì)�(shù)和計(jì)時。此時與非門E尚未打開,但觸發(fā)器TR2的D端已為高電平,在控制信號前沿后的個流量信號上升沿觸發(fā)TR2,使其Q端輸出高電平而打開與非門E,計(jì)時器T2也開始計(jì)��

  �(dāng)“停止計(jì)�(shù)”控制信號脈沖(第二個控制脈沖)到來�,TR1再次被觸�(fā)而使Q端輸出低電平L,從而立即關(guān)閉與非門B和C,使�(jì)�(shù)器和�(jì)時器T1停止�(jì)�(shù)和計(jì)�。但與非門E并未立即�(guān)閉,而要到“停止計(jì)�(shù)”控制信號脈沖前沿后的個流量信號上升沿才能觸發(fā)TR2而輸出低電平L,關(guān)閉與非門E而使�(jì)時器T2停止�(jì)時。將從計(jì)時器T1和T2得到的數(shù)�(jù)代入式(1�,就可得到比較準(zhǔn)確的脈沖�(nèi)插數(shù)�

  �(dāng)控制信號為電平信號時(圖3中第�、三種控制信號),開�(guān)K1選擇電平控制,這樣就相�(dāng)于跨過觸�(fā)器TR1而直接控制與非門B和C及觸�(fā)器TR2的D端。分別針對高電平起作用或低電平起作用選擇開關(guān)K2指向高電平控制或低電平控�。其余的動作與脈沖控制完全一��

指標(biāo)和結(jié)�

  1、檢定儀指標(biāo)

  除了上述作為可控�(jì)�(shù)器和�(jì)時器�,該檢定儀還具有測量信號頻率和周期的功能。不用于檢定流量�(jì)�,可單獨(dú)作為測量信號頻率或周期的儀表使��

  具體指標(biāo)如下�

 ?�?�(jì)時器�6位LED顯示,分辨率�1ms�

 ?�?�(jì)時器(包括頻率和周期),8位LED顯示,分辨率為頻率為1Hz,周期為0.1μs,計(jì)�(shù)為�1個脈��

  � 測量范圍:頻率為10Hz�100MHz,周期為0.5μs�10s,計(jì)�(shù)容量�99 999 999,計(jì)時器�1ms�999.999s�

  � T1和T2手動切換顯示�

  2、測試結(jié)�

 ?�?�51系列微處理機(jī)輸出周期方波信號作為�(biāo)�(zhǔn)校驗(yàn)頻率和周期測量,�(jié)果列于表1�

  �1 用周期方波作為標(biāo)�(zhǔn)的校�(yàn)�(jié)�

表1 用周期方波作為標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)結(jié)果

 ?�?用標(biāo)�(zhǔn)頻率信號�(fā)生儀校驗(yàn),結(jié)果列于表2�

  �2 用標(biāo)�(zhǔn)頻率信號�(fā)生器校驗(yàn)的結(jié)�

表2 用標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生器校驗(yàn)的結(jié)果

  � 該檢定儀用于渦輪流量�(jì)儀表系�(shù)的檢�,取得了良好的結(jié)��

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