电涡流的新型靶式流量计的系统设计

 控制核心单元选用的是美国TI公司生产的单片机MSP430F435，图4为整个系统的结构框图．靶式流量计系统控制器为～ 片MSP430F435单片机．外部模块包括流量检测、压力检测、温度检测、电源模块、键盘模块、液晶显示模块、标准电流输出、时

钟芯片等．靶式流量计流量信号由电涡流式传感器检测，通过信号处理电路输出电压信号．将此电压信号送人单片机的A／D处理，计算得到相应的瞬时流量和累积总量．再由单片机与AD420芯片进行通信zui终将瞬时流量转化为4～20 mA标准电流输出，实现
流量信号的远传．
温度传感器采用PtlO0铂电阻温度计，铂电阻在很宽的范围内有相当好的稳定性，因此有*的复现性能，是作为精密温度计的主要传感器．压力传感器采用MPXIO型微型压力传感器．温度和压力传感器采集得到的信号分别经仪表放大器放大后送给单片机对流量进行补偿．MSP430单片机对传感器采集的流量、温度、压力信号，进行滤波、线性修正、密度补偿等数字处理，并将zui后的瞬时流量、累积流量、温度和压力显示在液晶屏上．

软件设计
整体系统的软件程序采用C语言编写，软件算法的设计以测量的性为主要目标，其主要程序流程图如图5．系统的软件部分主要包括信号采集、瞬时流量计算模块、流量累积模块、串行同步／异步模块、显示和按键处理模块．瞬时流量计算模块主要就是将A／D转换后的流量信号，经过压力和温度的实时补偿，根据相应的计算公式计算出的瞬时流量值．流量累积模块是整个系统的核心，关系到整个仪表的精度．软件设计思路采用1 S一次的定时中断对瞬时流量进行累积，实现流量的累积．为了能够实现流量信号的远传需要将流量信号转换为4～20 mA 的标准电流信号，也就是标准电流输出单元．本单元的核心部分是采用AD420芯片来实现的，单片机通过串行同步／异步模块（USART），然后再经过AD420转换为标准的4～20 mA电流信号进行远距离传输 ．按键处理模块主要是使LCD液晶具有瞬时流量和累积流量的切换显示功能．

试验在音速喷嘴检测装置上进行．音速喷嘴作为标准流量计法气体流量标准装置，它的精度高、复现性好、性能稳定，因而被广泛地应用于各种气体流量计的检测和校准n ，其检测精度为0．2 ．对靶式流量计进行了多次检测，这里取3组实验结果数据进行分析，试验时环境温度为24．96℃ ，大气压为100．57 kPa，管道直径DN50．实验结果见表1，并将表1的数据画成曲线图。可以看出，电压与流量之间具有较好的线性对应关系，这样我们就可以根据输出的电压来检测流场中的流量．并且在相同的实验条件下，当气体流量相同时，三组实验的输出电压值也基本相同，即三组实验的输出电压重复性较好．这就表明运用电涡流传感器测量气体流量是可行的．
流量计对应的响应方程通常描述成Q一厂（U），Q为流量，U为对应变化的电压．这里对实验中的*组数据进行直线拟合，并确定其拟合公式，建立流量传感器的数学模型．如式（3）：Q =：=5O．038U 一3．6217 （3）单片机就可以根据电压计算出流量值，再通过温度和压力的补偿得到瞬时流量．该靶式流量计所测量的流量与标准流量装置之间的误差。
从表2可以看到，该靶式流量计引用误差均在1 以下，*符合一般工业管道流量的测量．相信在不断的试验研究和改进后，精度和量程比还可以进一步提高．电涡流靶式流量计具有非常高的推广和使用价值．

压力变送器：http:///