金屬管浮子流量計(jì)在整個(gè)測(cè)量過(guò)程包括信號(hào)獲取,溫度補(bǔ)償、流量修正、LCD液晶顯示等環(huán)節(jié)。
信號(hào)采集包括溫度傳感器輸出信號(hào)獲取和磁阻傳感器信號(hào)獲取,溫度傳感器的輸出信號(hào)通過(guò)SPI方式傳送給微處理器,用于對(duì)磁阻傳感器的輸出做溫度補(bǔ)償，磁阻傳感器的輸出信號(hào)將用于流量計(jì)算,經(jīng)過(guò)信號(hào)放大處理后直接傳送至微處理器。圖2為磁阻傳感器輸出信號(hào)處理的硬件電路圖。包括電源模塊差分放大模塊和電壓跟隨模塊。電源模塊采用恒流源給KMY20磁阻傳感器供電,在--定程度上減小了溫漂對(duì)傳感器輸出的影響"。差分模塊完成對(duì)傳感器輸出信號(hào)的放大處理，電壓跟隨模塊減小了傳感器的輸出阻抗。從圖2可知,經(jīng)放大處理后，傳感器的輸出信號(hào)幅值為:
圖3是傳感器輸出信號(hào)與溫度的關(guān)系曲線，可見(jiàn)在一定范圍內(nèi),傳感器輸出信號(hào)幅值與溫度成反比關(guān)系,可以得到:
在上一節(jié)已經(jīng)介紹過(guò)，非接觸式浮子流量計(jì)流量測(cè)量方法有擬合曲線法和分段線性修正法，接下來(lái)將具體介紹這兩種方法。表1是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的傳感器輸出V2與當(dāng)前流量(流速)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
將傳感器的輸出V2代入式(6).(7).(8)即可得到當(dāng)前流量，繼而處理器通過(guò)SPI通信將流暈信息傳送至LCD顯示模塊。表2~表4分別是n=1,2,3時(shí)采用擬合曲線法設(shè)計(jì)的浮子流量計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)表所測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果,并算出示值誤差。示值誤差的計(jì)算公式為:
其中Qmax為儀表最大測(cè)量流量,Qvs為被檢流量計(jì)測(cè)得的流量,Qn為標(biāo)準(zhǔn)流量裝置在該點(diǎn)該測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)體積流量。
從表2~表4可知，以階數(shù)n=1得到的擬合曲線計(jì)算流體流量,示值誤差最大在2%以.上,擬合效果不理想,而以階數(shù)n=3得到的擬合曲線計(jì)算流體流量時(shí),示值誤差在1%以內(nèi),滿足測(cè)量要求,但由于擬合方程相對(duì)復(fù)雜,加大了算法的復(fù)雜度,使流量計(jì)算占用CPU時(shí)間變長(zhǎng),降低了系統(tǒng)測(cè)量的實(shí)時(shí)性。所以本設(shè)計(jì)選擇n=2時(shí)擬合得到的方程來(lái)計(jì)算流量,不僅滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,而且系統(tǒng)的測(cè)量精度也在1%以內(nèi)。
分段修正法將整個(gè)測(cè)量范圍分為6~12個(gè)段，每段之間采用不同的線性方程進(jìn)行修正。表5是采用分段線性法設(shè)計(jì)的金屬管浮子流量計(jì)所測(cè)流量與標(biāo)準(zhǔn)表所測(cè)流量的數(shù)據(jù)。
對(duì)比擬合曲線法(n=2)和分段線性修正法的測(cè)量結(jié)果可以看出,擬合曲線法的示值誤差較分段線性修正法高,所以采用擬合曲線法更利于提高系統(tǒng)的測(cè)量精度。 |
