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基于Ｌａｂｖｉｅｗ的气体流量测量系统设计[摘要]利用数据采集卡(PCI-6024E DAQ卡)将气体流量检测电路信号作MD变换，以National Instru-ments公司的LabVIEW8．0为测量系统软件开发平台设计信号处理软件，实现气体质量流量自动控制系统，不间断采集传感器参数。
实时采集传感电路信号参数，利用Interact构成通信网络，建立了一个实时性较好的多路监控存储与自动测量系统。
[关键词]虚拟仪器，数据采集，流量一、概述Labview自1986年正式推出至今不到20年的时间，从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测试和工业自动化，在众多领域得到广泛的应用，Labview已经成为测试与测量领域的工业标准，通过GPIB、VXI、串行设备和插卡式数据采集板可构成实际的数据采集系统[2]。
它提供了工业界最大的仪器驱动程序库，同时还支持通过Internent、Activex、DDE和SOL等交互式通信方式实现数据共享，它提供的众多开发工具使复杂的测试与测量任务变得简单易行。
基于abview8．0、PCI-6024E数据采集卡的气体流量测量系统的研制具有较好的市场前景。
二、系统构成根据测试要求，系统由PC机、数据采集和控制卡、气体流量检测电路和相关控制电路组成[3]。
系统框图如图1所示。
三、软件设计虚拟仪器技术的核心是软件。
在继承传统编程语言结构化模块的基础上，LabVIEW采用数据流程的图形化G语言编程技术，把复杂费时的软件编程简化为菜单图表连接调用。
编制各种子程序SubVI可用图标表示。
系统的前面板如图2设定图标中的有关参数，完成图形化程序的初步编辑；连接图标之间表示数据类型的输入输出线段，实现子程序之间的连接与调用。
应用规则检查、运行灯亮、断点、探针和单步执行等对程序进调试与调用。
基于Labview的气体流量测量系统的软件设计主要包括以下内容(如图3)。
3．1传感器电压信号的实时采集在检测系统中，数据信号的采集是一个重要部分，信号的采集通过数据采集板完成。
流量计标定实验仿真软件说明1 目的及特点本仿真软件以最新设备为模拟对象，充分展现了新设备的优势，力求在界面友好的基础上做到全面、系统、规范的展示新设备的流程与操作方法，力求增强操作者在与软件本身的互动性。
2 模块介绍软件结构框图：3 操作界面由于流体输送仿真系统需要动态的仿真实际流体输送系统操作过程，因此必须设计能定时更新的控件，从而实现实验过程中的动态效果。
在流体输送操作中动态主要体现在介质流动，通过控制筏的开关大小来调节流量。
具体的实验仪器操作与介绍如下：下图为整个实验的操作界面如下：：各窗口和菜单的具体功能说明如下：只要是在主界面下就可以查看实验指导，实验操作。
当完成实验后才可以查看实验结果，并且只有在完成实验并且清理完实验现场后才可以查看实验成绩。
但无论到那一级子窗体都可以返回主界面。
4 其它窗体5 数学模型流体的流量是化工生产过程的重要参数之一，为了控制生产过程能稳定进行，就必须经常了解操作条件，如压强，流量等，并加以调节和控制。
进行科学实验时，也往往需要准确测定流体的流速所以流量的准确测量是整个化学工业的关键，流量计的标定方法有很多，量体积法，称重法和基准流量计法。
节流式流量计就是量体积法之一，其是利用液体流经节流装置时产生压力差而实现流量测量的。
它通常是由能将被测流量转换成压力差信号的节流件和测量压力差的压差计组成。
流量基本方程由连续型方程和柏努利方程导出ρε/)(22100p p A C V s -= s m /3 式中 Co-实际流量系数（间称流量系数）Ao-节流空开空面积 2m ; 0200,4/d d A π=-节流直径，mε -流束膨胀校正系数；对于不可压缩流体=ε1；对可压缩流体<ε1。
ρ-流体密度3/m kg 、21p p ---为节流空上下两侧的压力差，a Pε-值与直径比)/(0D d =ββ，压力相对变化值1/p P ∆、气体等熵指数k 及节流件的形式等因数有关，实际流量系数Co 是一影响因数复杂、变化范围较大的量，其数值与下列因数有关：a 节流装置的形式：b 截面比h 和直径比β:D d D d A A m /;//02200===β 式中A 、D 分别为管道的截面积和内径 c-按管道计算的雷诺数Re 和液体的粘度；μρ/Re Du =d-各节流件的取压方式 e-管道的内壁粗糙度f-孔板入口边缘的尖锐程度 标准孔板0321***ααk k k = 其他标准节流件：021**ααk k =其中：0α为原D Re 大于界限雷诺数k Re 的条件下测得的）；1k 为粘度校正系数；2k 为管壁粗糙度校正系数；3k 为孔板入口边缘不尖锐程度的校正系数。
实验八气体流量计的校验一、实验目的：1、了解几种常见流量计的结构、工作原理、主要特点以及安装和使用方法。
2、学习流量计的校验方法。
3、掌握测量数据处理方法和A类标准不确定度的计算方法。
二、仪器与设备：常用流量计：标准皮托管，阿牛巴均速管等。
流量计标定平台与设备：电机、风机、管道、计算机、仪表、调节阀、电控柜、数据采集与参数监视柜等。
标准表型号与性能参数：标准皮托管：2只规格：6*250，系数K=1.00，测量范围：2---35m/s被校表型号与性能参数：阿牛巴均速管：2只规格：DN100，系数K=0.79三、实验原理及设备系统：采用示值比较法，流量计标定平台示意图如图1所示。
选用高精度的标准皮托管作为标准流量计，使标准流量计与被校的流量计安装于同一管径的水平直管上，感受相同介质作用。
比较两者的示值，从而确定被校流量计的基本误差。
风机性能实验台的系统示意图如图1所示，是个集风机性能实验、空气流量计标定实验于一体的综合实验平台。
被校验气体流量表标准气体流量表离心式风机轴流式风机图1 实验平台系统图四、 实验工况与步骤：实验工况安排如表1所示。
此时管路出口阀门全开，通过调整电机频率来实现不同流量工况的切换。
共设7个测量工况。
每个工况需调节标准皮托管4次位置（位置设定标准参看风机性能实验指导书）。
每位置测数据5组。
1、实验前的检查与准备：参看风机性能实验指导书。
2、实验操作步骤：① 启动配电柜总电源，仪表及设备上电。
启动控制电脑。
② 启动设备控制和测量软件。
按软件提示，在学生实验栏下依次填写实验序号、学生姓名等，并按指导教师提示，设置采样时间、采样数目、工况数目、电机频率、阀门开度等信息。
③ 点击实验开始钮，等待工况稳定。
④ 开始实验后，实验过程将由电脑全自动控制完成，同学只需密切观察，并根据软件进程提示完成相应操作即可。
⑤ 保存并导出实验数据，请指导教师初步审核数据。
⑥ 全部设定工况结束后，点击实验结束钮，本组实验结束。
基于PLC、组态王设计气体计量检定系统1 引言钟罩式气体计量器是标定气体流量仪表的标准装置，是以钟罩内有效容积作为标准体积，当钟罩下降时，排出钟罩内的气体经测试管道通往被检表，比较钟罩内排出的气体与被检表指示的气体体积，求取仪表的精度。
钟罩式气体计量检定系统主要有三种工作形式：（1）手动检测、直读式;（2）半自动检测（配有流量积算仪）;（3）全自动检测（计算机控制）完成对整个检测过程的自动控制。
详细介绍全自动过程的实现方法。
它采用计算机和PLC 技术进行检测，脉冲数据采集选用高精度、高可靠性的光电双向编码器，来实现用气体计量器进行气体流量仪表的自动测量、记录、检定。
2 系统组成及工作原理 2.1 系统组成钟罩式气体计量装置自动控制系统有：标准装置、计算机、PLC 可编程控制器、静音空气压缩机、光电双向编码器、电磁阀等组成。
2.2 系统工作原理该系统是利用钟罩式气体计量器，提供一个压力稳定的标准体积气源，采用光电双向编码器为钟罩量筒的位置传感元件、电磁阀为控制元件，通过程序设定来实现定量排气，并完成检测过程的自动控制，使之成为校验气体仪表的自动标准装置。
2.3 实现方法（1）根据下表1 输入理论仪表系数表 1 （2）根据钟罩式气体计量器检定证书的实际高度所对应的标准容积值，测出提升脉冲数。
（3）实际测量仪表系数K 仪表系数K=（（H12- H11）＊Q1）/（（H2-H1）＊|F1-F2|（单位：升/个脉冲））（H1、H2、H11、H12、F1、F2—第一、二次上升、下降高度及所对应的频率。
Q1—钟罩标称容积。
）重复上述过程计算出10 个仪表系数后取平均值，就是实际仪表系数K。
最后根据公式：Q=K＊f （Q—标准容积;K—实际仪表系数; f——标准容积所对应的脉冲数）得出所需要的标准容积。
系统原理框图如图1。
图1 系统原理框图 3 硬件配置 3.1 光电双向编码器光电双向编码器，。
气体流量计检定系统软件的设计
摘要：流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛用于化工、石油、轻纺、食品、医药、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具，在国民经济中占有重要的地位。
因此对其准确性的检验也成为计量检定部门及仪表生产厂家的重要工作之一。
关键词：气体流量计；软件；设计
Abstract: the flow meter is one of the categories of instruments for process automation instrument and apparatus, it is widely used in chemical, petroleum, textile, food, medicine, environmental protection and the People‟s Daily life and so on various fields of national economy, is the development of industrial and agricultural production, save energy, improve the quality of our products and improve the economic benefit and management level of the important tools, occupies an important position in national economy. So the accuracy of the inspection also become metrological verification department and instrumentation manufacturers one of the important work.
Key words: gas meter; Software; design
一、前言：
流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛用于化工、石油、轻纺、食品、医药、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具，在国民经济中占有重要的地位。
因此对其准确性的检验也成为计量检定部门及仪表生产厂家的重要工作之一。
流量计检定系统则为流量仪表的出厂检定，周期性检定及计量争议检定提供了检测手段。
流量计检定系统按其使用介质及被检仪表使用环境的不同可分为气体流量计检定系统、液体流量系统及蒸汽流量系统。
二、概述：
软件使用Borlan公司的C++Bilder编写，用以实现对气体流量计检定过程的控制和监视，同时将采集到得温度，压力，流量等信号跟据国家相应检定规程计算，以得出被检流量计的误差，重复性，精确度等级等结论，并形成报表以供察看打印之需，同时将原始记录存入数据库以备查询。
三、气体流量计检定原理：
目前对于气体流量计的检定主要有PV/T，钟罩，音速喷嘴几种方式，其中
以音速喷嘴法最具代表性和普遍性，这里做简要介绍。
当喷嘴前后的压差达到临界压力比时（理论上的临界压力比为0.85，但实际要求不低于0.75），流过喷嘴的气体质量流量达到最大，气体在喉部达到当地音速，此时的流动称为临界流。
进一步降低被压比，通过喷嘴的流量保持不变。
因此可以将喷嘴作为标准器使用，并可以通过气体状态方程将喷嘴的质量流量换算为被检表状态下的工况体积流量。
四、工艺流程：
将喷嘴安装在滞止容器和出口容器之间，启动真空泵抽出出口容器侧的空气，（滞止容器侧与装夹被检表的管道相连，即与大气相通）使出口容器和滞止容器间形成压差，当这个压差达到临界压力比以下时，喷嘴处即得到一个稳定的流量，即可开始检定工作。
检定结束后卸除出口容器侧真空状态。
五、检定流程：
检定流程如图1所示。
六、检定软件的编写：
检定软件根据其功能可以分为：通讯部分，过程监控部分，参数设定部分，数据库部分和报表部分。
通讯部分
通讯部分用于检定软件与下位机的通讯，此处使用ＲＳ２３２协议，采用Microsoft的MSComm控件作为通讯接口。
（注：如果下位机采用PLC等集成性外购设备，建议使用OPC服务器/客户机形式作为通讯手段。
）
由于通讯数据使用16位格式，故将MSComm的InputMode设置为comInputModeBinary(即2进制模式)。
使用VCL模版定义动态数组用以作为接受和发送数据的缓冲区。
数据接收程序段摘要如下：
OleVariant Re_Buf；
byte ReBuf[30]={…\0‟};
int Len=MSComm1->InBufferCount;
Re_Buf=MSComm1->Input;
if (Len != 0)
for(int m=0;mExeName)+”记录模板”;
Procedure Open (“Open”);
PropertySet VisTrue(“Visible”);
ex=CreateOleObject(“Excel.Application”);//启动Excel
ex.OlePropertyGet(“Workbooks”).Exec(Open<<str); //打开工作本
WorkBook1 = ex.OlePropertyGet(“ActiveWorkBook”);
WorkBook1.OlePropertyGet(“sheets”,1).OleProcedure(“Select”);
WorkBook1.OlePropertyGet(“ActiveSheet”);
ex.OlePropertyGet(“Cells”,2,4).OlePropertySet(“Value”, company_J.c_str());
…………
数据库使用Microsoft office的Access，检定结束后将检定过程中的原始数据和检定结果存入数据库中。
在软件中使用ＢＣＢ提供的控件连接数据库。
连接成功后将原始数据及计算结果存入以便以后查询使用。
七、结束语：
由于检定学科及流量测量技术的不断发展，检定规程的不断的更新完善，势必要求检定软件在设计上能够和此发展保持同步，所以在实际工作中还要结合实际情况改进和完善软件的设计，使之适应检定技术的发展步伐。
