低功耗兩線制渦輪流量計
| Ｑ＝ | ｆ（／ | 或 | ３／） | （） |
| Ｌｓ | ｍ ｓ | ２ | ||
| Ｋ |
３、硬件系統(tǒng)低功耗設(shè)計：
系統(tǒng)的硬件框圖如圖１所示。主要由渦輪傳感器、放大濾波電路、電壓跟隨器、單片機、人機接口電路、４～２０ｍＡ輸出、電源管理電路、頻率輸出和ＲＳ４８５通信組成。
對流量信號的測量充分使用了 ＭＳＰ４３０單片機內(nèi)部的資源，即 Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、比較器、定時／計數(shù)器等，節(jié)省了所需單片機的口線和外圍器件。ＡＤ７３９１芯片將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再經(jīng)過由 ＸＴＲ１１５組成的Ｖ／Ｉ轉(zhuǎn)換電路輸出４～２０ｍＡ 電流信號。電源轉(zhuǎn)換模塊將２４Ｖ 轉(zhuǎn)換為５Ｖ、３．３Ｖ 和２．０４８Ｖ，滿足運算放大器、單片機以及其他芯片的供電需求。 單片機和 Ｖ／Ｉ轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成４～２０ｍＡ 變送器，變送器的耗電電流隨傳感器輸出而變化，電流表只需要正確串聯(lián)在電路中即可測量出電流值，其數(shù)值通過計算可以得到當時的瞬時流量值。
３．１ 單片機芯片的選型
在眾多方法中，器件選型無疑對低功耗設(shè)計的實現(xiàn)起到***關(guān)鍵的作用。系統(tǒng)采用了 ＴＩ公司推出的１６位超低功耗的 ＭＳＰ４３０Ｆ５４３８作為主控芯片，主要在于 ＭＳＰ４３０系列芯片的功耗優(yōu)勢［１２］。
由活躍模式下電流消耗相對于系統(tǒng)頻率：
| ＩＡＭ ＝Ｉ′ＡＭ ×ｆｓｙｓｔｅｍ | （） | |
| ３ | ||
| 由活躍模式下電流消耗相對于供電電壓： | ||
| （ | ） | （） |
| ＩＡＭ ＝Ｉ′ＡＭ ＋１７５× Ｖｃｃ－３ | ４ | |
圖２ 各模式轉(zhuǎn)換框圖
由圖２可知，ＭＳＰ４３０在不同模式下的功耗相差很大，較低功耗０．１μＡ，在活動模式下的功耗取決于系統(tǒng)的工作頻率與供電電壓，特別是系統(tǒng)頻率。當系統(tǒng)主時鐘頻率為１ＭＨｚ時，工作電壓為３Ｖ，電流消耗為３７０μＡ，根據(jù)式（４）和（５）可計算出，當系統(tǒng)工作頻率為４ＭＨｚ，工作電壓３．３Ｖ，電流消耗相當于１．６９ｍＡ。因此，系統(tǒng)在運行時，根據(jù)渦輪信號的變換率，選擇不同的工作模式，以降低系統(tǒng)的功耗。
３．２ ４～２０ｍＡ輸出和電源供電模塊功耗問題一直是４～２０ｍＡ 輸出電路設(shè)計的難點之一。解決這一問題的主要方法是信號線與電源線復(fù)用。這樣功耗問題得以保證，并且為儀表兩線制工作提供足夠的電流。但經(jīng)過實際測試，當單片機處于高頻時鐘工作，并且所有外設(shè)全部工作，其電流消耗超過４ｍＡ。為了解決這樣的問題，通過ＤＣ／ＤＣ對復(fù)用線進行分流，還解決了數(shù)字部分的供電問題［１３－１４］。此外，流量計的硬件電路設(shè)計均采用低功耗的器件，這也是降低整體功耗的方法之一。
電流環(huán)輸出部分的核心是 ＴＩ公司的ＸＴＲ１１５電流環(huán)芯片，電路如圖３所示。引腳３被看作模擬地，輸入端電阻Ｒｉｎ為１０ｋΩ，Ｃ 為降噪電容，晶體管的選型主要考慮 ＮＰＮ型，沖擊電壓，電流以及功耗，鑒于會有溫度傳導(dǎo)效應(yīng)，***好不使用貼片的封裝，外接晶體三極管 Ｑ１ 只要選用Ｖｃｅｏ＞３６Ｖ，Ｉｃｍａｘ＞３２ｍＡ，Ｐｏｕｔｍａｘ＞１．２Ｗ的 ＮＰＮ三極管即可，可以考慮下面的一些型號：ＴＩＰ２９Ｃ，２ＳＣ１８４６。
該電路的工作原理是當ＡＤ７３９１數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的６腳輸出電壓 信 號 經(jīng) 過 Ｒ２ 轉(zhuǎn) 換 成 ４０～２００μＡ 的 輸 入 電 流，ＸＴＲ１１５內(nèi)部有一個１００增益的運放，將輸入電流放大為４～２０ｍＡ的電流。
外部晶體管 Ｑ１主要作為一個電流輸出源，如果使用２４Ｖ和２０ｍＡ 的電流輸出，此晶體管的功耗為０．４８Ｗ，ＸＴＲ１１５通過采用外部的晶體管來避免產(chǎn)生溫飄，所以在安裝晶體管的時候應(yīng)該避免和模擬部分的電路離的太近，包括ＸＴＲ１１５。在實際電路中，還需給功率管裝上合適的散熱器。
| 圖 | ３ | 電流環(huán)輸出電路 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ＸＴＲ１１５ | 允許各種電壓保護方法，圖 | ３ | 顯示了一個二 | 證明，即使電源電壓高達 | ，也損壞不了 | 。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ５０Ｖ | ＸＴＲ１１５ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 極管電橋電路，四個 | １Ｎ４１４８ | 型開關(guān)二極管構(gòu)成這樣的保 | 鑒于整個系統(tǒng)自身的電流消耗不能超過 | ，所以 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ４ｍＡ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 護電路，電路可以正常運行，甚至當電壓連接線是接反的， 通過 | ／ | 對復(fù)用線進行分流， ／ | 的 | 輸入電壓為 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ＤＣＤＣ | ＤＣＤＣ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 它也能防止負電壓流入 | Ｖ＋ | 端。因為橋式電路中無論何 | ，輸出電壓為 | ，所以，當 | ／ | 效率為 | ８０％ | 以上 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ２４Ｖ | ５Ｖ | ＤＣＤＣ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 時都會導(dǎo)通兩只二極管，于是，在計算環(huán)路電壓時，去掉兩 | 時，從電流環(huán)上取 | １ｍＡ | 電流，由公式（）計算出提供給數(shù) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ６ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 只硅二極管的正向壓降 | （約為 | ）是理所應(yīng)當?shù)模墒?/td> | 字電路的電流為 | ，這樣不僅解決了電流環(huán)上的電 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| １．４Ｖ | ３．８４ｍＡ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| （）確定。 | 流大于 | ４ｍＡ | 的問題，而且解決了電路中芯片的供電問題。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ５ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ＶＬＯＯＰ ＝２４－Ｉ０ＲＬ －１．４ | （） | · · | · | （） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ５ | Ｖｉ Ｉｉ | η＝Ｖ０ Ｉ０ | ６ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 為了 防 止 瞬 態(tài) 電 壓 過 高， | 公 司 生 產(chǎn) 的 | 由于流量儀表采用二線制 | ２４Ｖ | 環(huán) | 路供電，單片機 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｍｏｔｏｒｏｌａ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｐ６ＫＥ３９Ａ | 型抑制器的各項參數(shù)都符合要求，其閾值電壓 | 供電，信號調(diào)理電路中運放 | ＬＭ２５８ | 需要 | ５Ｖ | 電源供 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ３．３Ｖ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 為 | ，鉗位時間僅為 | ，其性能是齊納穩(wěn)壓管所不及 | 電。為了降低電路功耗，使用 | ＴＩ | 公司的電壓轉(zhuǎn)換芯片 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| ３９Ｖ | １ｎｓ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 的。只要環(huán)路電壓高于 | ３９Ｖ | 就會被鉗位。 | 通過測試數(shù)據(jù) | ，將 | ２４Ｖ | 轉(zhuǎn)換為 | ，用芯片 | ＴＰＳ７９７３３ | 將 | ５Ｖ | 轉(zhuǎn) | |||||||||||||||||||||||||||
| ＬＭ３１０３ | ５Ｖ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 換為 | ，***后用芯片 | ＲＥＦ３０２０ | 將 | ３．３Ｖ | 轉(zhuǎn)換為 | ２．０４８ | （ | ）／（ | ＋Ｒ１０ | ） | （） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ３．３Ｖ | Ｖｏｕｔ ＝０．６× | Ｒ８ ＋Ｒ９ ＋Ｒ１０ | Ｒ９ | ７ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ，作為 | ／ | 轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓。 | 芯片輸出電 | Ｖｏｕｔ | 為 | ， | 、 | 分別選為 | １０ｋΩ | 和 | ，根據(jù)式 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｖ | ＤＡ | ＬＭ３１０３ | ５ＶＲ８ Ｒ９ | １．３ｋΩ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 壓由外部電阻 | Ｒ８ | 、 | 和 | Ｒ１２ | 決定。調(diào)整輸出電壓公式為： | （）計算出 | Ｒ１０ | 約為 | 。 | 轉(zhuǎn) | ５Ｖ | 電路如圖 | ４ | 所示。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｒ９ | ７ | ６９Ω ２４Ｖ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 換為 | ，***后用芯片 | ＲＥＦ３０２０ | 將 | ３．３Ｖ | 轉(zhuǎn)換為 | ２．０４８ | （ | ）／（ | ＋Ｒ１０ | ） | （） | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ３．３Ｖ | Ｖｏｕｔ ＝０．６× | Ｒ８ ＋Ｒ９ ＋Ｒ１０ | Ｒ９ | ７ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ，作為 | ／ | 轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓。 | 芯片輸出電 | Ｖｏｕｔ | 為 | ， | 、 | 分別選為 | １０ｋΩ | 和 | ，根據(jù)式 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｖ | ＤＡ | ＬＭ３１０３ | ５ＶＲ８ Ｒ９ | １．３ｋΩ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 壓由外部電阻 | Ｒ８ | 、 | 和 | Ｒ１２ | 決定。調(diào)整輸出電壓公式為： | （）計算出 | Ｒ１０ | 約為 | 。 | 轉(zhuǎn) | ５Ｖ | 電路如圖 | ４ | 所示。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｒ９ | ７ | ６９Ω ２４Ｖ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
圖 ４ ２４Ｖ 轉(zhuǎn) ５Ｖ 電路
| ３．３ | ＲＳ４８５通信模塊 | 據(jù)；按鍵中斷用來設(shè)置儀表各種參數(shù)。系統(tǒng)軟件框圖如５ | |||||||||||||||||||||||||
| 抗干擾能力是考察儀表的一項關(guān)鍵指標。為了減 | 所示。 | ||||||||||||||||||||||||||
| 少通信信號受外界干擾，通信模塊電路采用東芝公司的 | |||||||||||||||||||||||||||
| Ｐ１８１ 光 耦 隔 離 器 和 ７５ＬＢＣ１８４ 差 分 收 發(fā) 器 芯 片。 | |||||||||||||||||||||||||||
| ７５ＬＢＣ１８４差分收發(fā)器帶有內(nèi)置瞬變噪聲保護裝置，這 | |||||||||||||||||||||||||||
| 種設(shè)計特點明顯改善了減少數(shù)據(jù)異步傳輸電纜上的瞬 | |||||||||||||||||||||||||||
| 變噪聲的可靠性，這種可靠性是市場上現(xiàn)有器件所不及 | |||||||||||||||||||||||||||
| 的。遠程計算機可以通過 ＲＳ４８５通信模塊及時了解渦 | |||||||||||||||||||||||||||
| 輪流量計的流量參數(shù)。 |
 |
||||||||||||||||||||||||||
| ４ | 系統(tǒng)軟件設(shè)計 | 圖 | ５ | 軟件框圖 | |||||||||||||||||||||||
| 系統(tǒng)軟件包含的主要功能模塊有：）初始化模塊：系 | |||||||||||||||||||||||||||
| １ | 脈沖計數(shù) | ||||||||||||||||||||||||||
| 統(tǒng)上電后，首先就要對單片機的狀態(tài)控制寄存器及各功能 | ４．１ | ||||||||||||||||||||||||||
| 設(shè)置定時器 | （ ）來捕獲渦輪信號脈沖個數(shù)，設(shè)置 | ||||||||||||||||||||||||||
| 模塊的工作模式進行設(shè)置， | 使用之前也需要對其進行 | ||||||||||||||||||||||||||
| ＡＴＡ | |||||||||||||||||||||||||||
| ＬＣＤ | 定時器 | （ ）來計算瞬時流量、累計流量和頻率輸出。捕 | |||||||||||||||||||||||||
| 復(fù)位和初始化顯示。 ）計算處理模塊：計算出傳感器信號 | |||||||||||||||||||||||||||
| ＢＴＢ | |||||||||||||||||||||||||||
| ２ | 獲／比較 寄 存 器 | 被 設(shè) 置 為 | ，輔 助 時 鐘 | ||||||||||||||||||||||||
| 的頻率，然后，根據(jù)所設(shè)定的儀表系數(shù)，計算出瞬時流量和 | ＴＡＣＣＲＯ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３２７６７ | |||||||||||||||||||||||||||
| 和累計流量，再根據(jù)計算出來的瞬時流量，向外發(fā)送相應(yīng) | ＡＣＬＫ | 頻率選用 | ，定時器 | Ａ | 工作在增計數(shù)模式。 | ||||||||||||||||||||||
| ３２７６８Ｈｚ | |||||||||||||||||||||||||||
| 的脈沖量和標準的 | 的電流。 ）輸出模塊：系統(tǒng) | ＴＢ | 設(shè)置捕獲／比較寄存器 | ＴＢＣＣＲＯ | 為 | ，選用系統(tǒng)時 | |||||||||||||||||||||
| ４～２０ｍＡ | ６５５３５ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３ | 鐘 | 分頻后的頻率為 | ，定時器 | 工作在連續(xù)模式。 | |||||||||||||||||||||||
| 輸出模塊即遠程信號發(fā)送操作模塊，分別是４～２０ｍＡ 電 | ４ | ２ | Ｂ | ||||||||||||||||||||||||
| ＭＨｚ | |||||||||||||||||||||||||||
| 流輸出操作和脈沖輸出操作。 ）人機接口模塊：模塊由鍵 | ＴＡ | 的上升沿來觸發(fā)捕獲脈沖信號， | 根據(jù)相鄰兩次觸發(fā) | ||||||||||||||||||||||||
| ＴＢ | |||||||||||||||||||||||||||
| ４ | 信號的間隔時間來捕獲渦輪信號脈沖個數(shù)，再依據(jù) ＴＢ的 | ||||||||||||||||||||||||||
| 盤和 | ＬＣＤ | 組成，用于顯示和修改儀表測量結(jié)果。 ）中斷模 | |||||||||||||||||||||||||
| ５ | 工作時鐘頻率計算出渦輪信號的頻率，流程圖如圖 ６ | ||||||||||||||||||||||||||
| 塊： | 中斷負責(zé)頻率的測量； | 中斷負責(zé)脈沖 | |||||||||||||||||||||||||
| ＴｉｍｅｒＡ | ＴｉｍｅｒＢ | ||||||||||||||||||||||||||
計數(shù)、流量計算顯示和ＲＳ４８５通信；掉電中斷用來保存數(shù)
| 圖 | ６ | 脈沖捕獲流程圖 |
| 當 | ｐｕｌｓｅＩＮ２≤ｐｕｌｓｅＩＮ１ | 時，頻率計算公式為： | |||||||||||||||||||||
| ３２７６８－ｐｕｌｓｅＩＮ１＋ｐｕｌｓｅＩＮ２ | |||||||||||||||||||||||
| ｆｒｅｑ＝ | （） | ||||||||||||||||||||||
| ＿ | ８ | ||||||||||||||||||||||
| Ｅｓｔｔｉｍｅ | |||||||||||||||||||||||
| 當ｐｕｌｓｅＩＮ２＞ｐｕｌｓｅＩＮ１時，頻率計算公式為： | |||||||||||||||||||||||
| ｆｒｅｑ＝ | ｐｕｌｓｅＩＮ２－ｐｕｌｓｅＩＮ１ | （） | |||||||||||||||||||||
| ＿ | ９ | ||||||||||||||||||||||
| 式 中： | Ｅｓｔｔｉｍｅ | ||||||||||||||||||||||
| 、 | 為 計 數(shù) 脈 沖 浮 點 型 變 量， | ||||||||||||||||||||||
| ｕｌｓｅＩＮ１ | ｕｌｓｅＩＮ２ | ||||||||||||||||||||||
| ｐ | ｐ | 為捕獲的渦輪脈沖數(shù)。 | |||||||||||||||||||||
| ＿ | 為計算瞬時流量時間， | ||||||||||||||||||||||
| Ｅｓｔｔｉｍｅ | ｒｅ | ||||||||||||||||||||||
| ｆ | ｑ | ||||||||||||||||||||||
| ４．２ 非線性補償設(shè)計 | |||||||||||||||||||||||
| 采用計算和查表相結(jié)合的插值法來處理渦輪傳感器 | |||||||||||||||||||||||
| 的非線性問題。插值法就是在傳感器輸出頻率 | Ｆ | 與儀表系 | |||||||||||||||||||||
| 數(shù)Ｋ 的特性曲線中，把輸出頻率Ｆ 分成Ｎ 個均勻的區(qū)間， | |||||||||||||||||||||||
| 這樣每個區(qū)間的端點 | 都對應(yīng)一個輸出 ，測定完這些數(shù) | ||||||||||||||||||||||
| Ｆｉ | |||||||||||||||||||||||
| Ｋｉ | |||||||||||||||||||||||
| 據(jù)點（ | ， ），其中， | ，，… 。按偏差平方和***小原則 | |||||||||||||||||||||
| Ｆｉ | Ｋｉ | ｉ＝１２ | ｎ | ||||||||||||||||||||
| 求出近似曲線 | ｋ | （），并且采取二項方程為擬合曲線方 | |||||||||||||||||||||
| ＝φ | ｆ | ||||||||||||||||||||||
| 法，然后把近似曲線方程表達式預(yù)先存入到微控制器中， | |||||||||||||||||||||||
| 顯然當曲線上任一點 | Ｆｘ | 檢索到在（ ， | ）之 | 間或端點 | |||||||||||||||||||
| Ｆｉ Ｆｉ＋１ | |||||||||||||||||||||||
| 處，就可以根據(jù)函數(shù)表達式計算出與之對應(yīng)的儀表系數(shù) | |||||||||||||||||||||||
| ， | 的計算表達式為： | ||||||||||||||||||||||
| Ｋｘ Ｋｘ | |||||||||||||||||||||||
Ｋｘ ＝ Ｋｉ ＋ｋ（Ｆｘ －Ｆｉ）＝ Ｋｉ ＋Ｋｉ＋１ －Ｋｉ（Ｆｘ －Ｆｉ）
Ｆｉ＋１ －Ｆｉ
（１０）
式中：ｉ＝１，２，３，…，ｎ；Ｆｘ 為當前頻率值，其值介于Ｆｉ 和
Ｆｉ＋１ 之間。
實際使用線性插值時，線性化的誤差與檢測點的數(shù)量和位置相關(guān)。通過增加測量點數(shù)和選擇***佳位置來得到***好的的效果。
| ５ | 實驗及結(jié)果分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ５．１ | 模擬電流輸出實驗 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 本系統(tǒng)對儀表設(shè)定儀表系數(shù)，量程流量，將信號發(fā)生 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 器輸出信號的幅值調(diào)節(jié)到表１中的響應(yīng)值，合上開關(guān)將信 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 號頻率依次調(diào)節(jié)到量程頻率的 | １００％ | 、 | 、 | 、 ，記 | ||||||||||||||||||||||||||||
| ７５％２５％０％ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 錄下各測試點的數(shù)字電流表的示值，由式（ | ）計算出電流 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| １１ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 相對誤差。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｉ示ｉ －Ｉ理ｉ | ×１００％ | （ ） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ｉ＝ | Ｉ理ｉ | １１ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 式中： | ｉ | 為第 | 試驗點的電流輸出誤差； | 理 | 為第 | 試驗點 | ||||||||||||||||||||||||||
| ｉ | Ｉｉ | ｉ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 的輸出電流理論值； | 示 | 為第 | 試驗點的輸出電流實際值。 | |||||||||||||||||||||||||||||
| Ｉｉ | ｉ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 表 | １ | 輸出電流相對誤差 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 電流測量值／ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 信號幅值 | Ｋ | 系數(shù) | ｍＡ | |||||||||||||||||||||||||||||
| 量程頻率 量程頻率 量程頻率量程頻率 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ／ | ／ · | －１ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ｍＶ | Ｐ Ｌ | １００％ | ７５％ | ２５％ | ０％ | |||||||||||||||||||||||||||
| １０ | ４０００ | ２０．０００ | １５．９９２ | ７．９９３ | ３．９９６ | |||||||||||||||||||||||||||
| ２０ | ５００ | １９．９９８ | １５．９９２ | ７．９９５ | ３．９９６ | |||||||||||||||||||||||||||
| ３０ | ８０ | １９．９９８ | １５．９９０ | ７．９９５ | ３．９９５ | |||||||||||||||||||||||||||
| 電流／ | ２０ | １６ | ８ | ４ | ||||||||||||||||||||||||||||
| ｍＡ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ***大誤差 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| （ ） | －０．０１ | －０．０６２ －０．０８７－０．１２５ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ％ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 從表１可看出，本系統(tǒng)所設(shè)計的儀表輸出電流相對誤 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 差不超過０．２％，符合工業(yè)設(shè)計要求。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 儀表系數(shù)修正實驗 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ５．２ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 在檢定裝置上 對口徑為 | 渦輪流量傳感器分別 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ， | ２０ｍｍ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 使用平均系數(shù)法和線性插值法進行標定，并與標準值進行 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 比較，結(jié)果見表 | 。量程范圍為（ | ３／ | ３／）渦輪 | |||||||||||||||||||||||||||||
| ２ | ０．７ｍ | ｈ～７．０ｍ | ｈ | |||||||||||||||||||||||||||||
| 流量傳感器的平均儀表系數(shù)由（ | ）式計算得到。 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| １２ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 表 | ２ | 平均系數(shù)法和線性插值法的比較 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 測試 標準儀表系數(shù) | 線性插值法 | 平均系數(shù)法 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 點 | ／ · | －１ | 儀表系數(shù) 偏差 | 儀表系數(shù)偏差 | ||||||||||||||||||||||||||||
| ％ | ％ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Ｐ ｍ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| ０．７ | ５１８．７１ | ５１８．８９ | ０．０３４ | ５１３．０９ | １．０８ | |||||||||||||||||||||||||||
| １．５ | ５１４．０２ | ５１４．２８ | ０．０５１ | ５１３．０９０．１８１ | ||||||||||||||||||||||||||||
| ３．０ | ５１０．９４ | ５１０．９９ | ０．０１０ | ５１３．０９０．４２１ | ||||||||||||||||||||||||||||
| ４．０ | ５０９．６３ | ５０９．３５ | ０．０５５ | ５１３．０９０．６７９ | ||||||||||||||||||||||||||||
| ５．５ | ５０８．８３ | ５０８．５０ | ０．０６５ | ５１３．０９ | ０．８４ | |||||||||||||||||||||||||||
| ７ | ５０７．４７ | ５０７．７２ | ０．０４９ | ５１３．０９ | １．１１ | |||||||||||||||||||||||||||
| （ ） | （ ） | （ ） | ||||
| Ｋ＝ | Ｋｉ ｍａｘ ＋ Ｋｉ ｍｉｎ | |||||
| ２ | １２ | |||||
由表２可看出，平均系數(shù)法的***大非線性誤差為１．１１％，而插值修正法的***大誤差０．０６５％，偏差縮小了約１７倍。顯而易見，在同一測量精準度水平下，采用插值修正法將會明顯擴大渦輪傳感器的量程范圍。
６、結(jié) 論：
本文針對渦輪流量計實際應(yīng)用中存在的問題，基于線性插值方法能有效提高渦輪傳感器的測量精度和擴展測量的量程比。電路中芯片均采用低功耗器件，***大程度地降低了系統(tǒng)功耗；同時儀表配有 ＲＳ４８５通信、ＬＣＤ和按鍵輸入，遠程計算機隨時可以查看儀表任意時刻的瞬時流量和累積流量等重要的參數(shù)，便于操作員能夠即時了解和統(tǒng)計流量計的信息。
