高精度标准气体流量测控仪设计
- 格式：pdf
- 大小：63.38 KB
- 文档页数：2
高精度标准气体流量测控仪设计
高峰曲建岭李富荣姜玉红
!海军航空工程学院青岛分院航空特设系青岛"##$%&’
摘要研究了利用涡街流量计测量标准气体流量的原理(介绍了以)$*)单片机为核心的高精度标准气体流量测控仪的硬件组成和软件功能+测控仪实际运行效果良好+
关键词单片机标准气体流量测控仪
,-./01/10234561768796.:;2<=-6.>8/10617?21582;;/104@.5-A</5BC/0BD8-E F/./21
G H IJ K L M N OP Q H L R Q L M S Q J O T I L M P Q H L MU O V I L M
!W X Y Z[\]^_\Y‘a b c\d\e f g_]Y\h i X‘\e j Y Z X Y g g_X Y Zf‘\[g k l(W X Y Z[\](m n n o p q’
r s.586F5t V Ku T Q L v Q u R KI w x K H y O T Q L Mz V Ky z H L{H T{M H yw R I|}~O y KI w z V K!I T z K"w R I|z T H L y{O v K T Q yy z O{Q K{b t V K V H T{|H T K H L{y I w z|H T K I w H y z H L{H T{M H y w R I|x K H y O T Q L MH L{v I L z T I R R Q L My~y z K x}H y K{I L)$*)y Q L M R K v V Q u x Q v T I v I x u O z K T H T K H R y IQ L z T I{O v K{b#T H v z Q v H R T O L L Q L MT K y O R z y V I|y z V H z z V Q y y~y z K x u K T w I T x y|K R R b
$-@<287.%Q L M R K v V Q ux Q v T I v I x u O z K T%z H L{H T{M H y w R I|&K H y O T Q L MH L{v I L z T I R R Q L My~y z K x
’引言
气体流量的测量与控制在石油(化工(电力(冶金(食品(轻工等行业具有广泛的应用+传统的工业流量测控仪表只能对气体的瞬时流量进行测控(测控精度普遍较低+本文以)$*)单片机为智能测控核心(设计了一种高精度标准气体流量测控仪)利用单片机硬件资源中的*%+部件精确测量由涡街流量传感器输出的代表气体瞬时流量的脉冲信号(同时利用,-.转换部件测量气体在当时工况下的压力和温度(然后由软件根据理想气体方程计算出对应的标准状态流量(经调节后(由*%/部件输出控制信号(从而精确控制气体的流量+
0气体流量测量原理
0b’瞬时流量测量原理1’203
涡街流量计原理如图&所示+
当流体流经旋涡发生体时(就会在其下游两侧产生两列有规律的卡门涡街(其频率正比于旋涡发生体两侧的流体流速)
{
!&’
其中(J为涡街频率
!*5’({为旋涡发生体宽
度!x’(O
&
为旋涡发生体
两侧的流速!x-y’(%
z
为
斯特罗哈常数+
流量N!x6-y’定义为)
N4O"7y"!&’
其中(y
"
为管道截面积(O
"
为管道内流体的平均速度+流体连续方程为)
O&7y&4O"7y"!6’
其中(y
&
为旋涡发生体处管道的截面积+
设y
&-y"4x(
当{-.8$b69时(近似认为) x4&:&b"9{-.!%’其中(.为流量计管道内径+
整理式!&’:!%’(得)
N4J-;!9’
其中(;为流量计系数!&-x6’(;4%%
z-1<."{=!& :&b"9{-.’3+
从式!9’可知(流量N与旋涡的频率J成线性关系(只要测量出旋涡的频率J就能求得流过流量计管
*
)
第""卷第%期增刊仪器仪表学报"$$&年)月万方数据
!"!标准状态下的体积流量测量原理
对于气体来说#上述测量结果是工况条件下的实际体积流量$但是#如果温度%压力不同#相同体积气体包容的真实量却大相径庭$因此计量气体必须有一个统一的尺度#那就是气体的质量或标准条件下&’()#*个大气压+的体积流量$本文用下列数学模型将工况条件下的体积流量转换成标准流量$
经典理想气体方程为,
-./01&2+根据式&2+得到标准气体流量为,
34/35-
-4
5
647’89"’
67’89"’
&8+
其中#3
4
为气体在标准状态下的流量#-为工况条件
下的压力#6为工况条件下的温度#-
4
为标准条件下压
力#6
4
为标准条件下温度$
:测控仪硬件设计;:<
由传感器检测到的压力%温度%流量信号经过光隔%整形%=>.转换%放大等环节调理为标准电信号#然后输送到?(@?的A>B端和C D=端#经E-F处理后#显示%打印%输出控制$测控仪系统结构见图’$ ?(@?单片机硬件资源中具有’>G路C D=%G路A> B%G>2路C D H#因此不须任何扩展就可实现对两路气体流量的测控#并由其中的四路C D H输出两路气体的温度%
压力越限告警信号$
卷万方数据。
