隨著我國甲醇、甲醛生產(chǎn)技術不斷提高和科學的發(fā)展，流量儀表的研究越來越受到自動控制界的廣泛重視，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、性能標定技術方面進行了研究，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 要想實現(xiàn)液體流體的溫度補償型所面臨的基本問題

實現(xiàn)液體流體的溫度補償型一方面要求介質溫度傳感器傳輸給微型單片機的數(shù)據(jù)要準確可靠，另一方面要求微型單片機數(shù)據(jù)處理速度要快，在完成流量數(shù)據(jù)計算的同時，還要及時對溫度數(shù)據(jù)進行處理并對流量數(shù)據(jù)精密補償。

1.1.1 介質溫度的獲得

為了保證介質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。使溫度的線性、準確度、可靠性得到了保證。

1.1.2 提高數(shù)據(jù)處理速度

由于流量傳感器送來信號頻率較高，所以要求微型單片機數(shù)據(jù)處理速度要快，為了使流量信號和溫度數(shù)據(jù)得到及時處理，選用了2片微型單片機（雙CPU），同時提高晶振頻率。

1.2 實現(xiàn)機電一體化設計，保證電路為低功耗，使儀表正常工作時間為3到8年（核心部件無故障時間）。

1.2.1 流量傳感器的選用

目前國內外儀表市場上，渦輪液體流量儀表仍然占主流，隨著機械制造技術的不斷提高，渦輪液體流量儀表機械使用壽命越來越長，而且計量精度高、結構簡單、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，整個電路工作狀態(tài)由燒寫在微型單片機的軟件控制，當無流量信號時軟件會自動識別，并且進入休眠低功耗狀態(tài)。選用大容量鋰電池，保證了儀表長期穩(wěn)定工作，電池電壓低于廠家設定值時，儀表顯示屏會有“電池！” 以2Hz頻率的速度閃爍，儀表還可以正常工作一個月以上。

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的需要。表頭為鋁合金，使電路抗干擾能力強。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、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(shù)據(jù)送到微型單片機2，經(jīng)微型單片機2將數(shù)據(jù)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(shù)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、鍵盤服子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)輸出子程序。主程序流程圖見圖3。用戶可以根據(jù)需要通過鍵盤修改軟件中的各種參數(shù)，如介質溫度系數(shù)、流量系數(shù)、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，輸出電壓幅度≧3.1Vp-p完全可以滿足各種流量傳感器的要求。頻響曲線圖見圖4。

4.2 計量性能檢定。

使用直徑15mm流量傳感器， 流量系數(shù)392.4I/L，用100升容器在不同瞬時值連續(xù)測量10次，得出度等級±0.2%，線性度±0.18%，重復性±0.03%。

4.3 溫度檢定。

使用上海電工儀器廠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

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(shù)據(jù)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，實現(xiàn)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）來完成，所以操作簡單，抗干擾能力強。電路、軟件為低功耗設計，所以可靠性高，使用壽命長。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(tǒng)，4-20mA 輸出功能可連接各種流量計算儀，實現(xiàn)遠傳指示。

從該精密溫度補償流量計的技術性能和運行情況看，利用該精密溫度補償流量計，可以較好的實現(xiàn)對各種流體的精密溫度補償，而且精度高、線性度好。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。是最理想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、食品等領域，可靠測量水、自來水、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，具有國內外技術領先水平。
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