根據(jù)大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)渦街流量計(jì)的儀表常數(shù)與流體的流速存在一定的關(guān)系,通過尋找渦街流量計(jì)儀表常數(shù)與流體流速的關(guān)系,建立兩者的數(shù)學(xué)模型,在流量計(jì)算時(shí)對(duì)它進(jìn)行補(bǔ)償,提高了計(jì)算精度。
1.渦街流量計(jì)的工作原理
渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計(jì),即在流動(dòng)的流體中放置一個(gè)非流線型的對(duì)稱形狀的物體(渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)生體),就會(huì)在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦,即卡門渦街其漩渦頻率正比于流體速度。
2.渦街流量計(jì)的特點(diǎn)
(1)輸出的信號(hào)是與流速成正比的脈沖信號(hào),便于數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
(2)量程范固寬,精度高。
(3)無可動(dòng)部件,可靠性較高,結(jié)構(gòu)簡單,便于安裝維修。
(4)檢測(cè)元件與被測(cè)介質(zhì)不直接接觸,不受流體的化學(xué)性質(zhì)影響,應(yīng)用范圍寬,壽命長。
(5)抗干擾能力強(qiáng),容易進(jìn)行流量計(jì)算,不受流體物理性質(zhì)的影響,給儀表的標(biāo)定和使用帶來了方
3.渦街流量計(jì)誤差的產(chǎn)生及補(bǔ)償
3.1非線性誤差的產(chǎn)生
由于渦街傳感器所測(cè)的并不是平均流速,而是漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速。對(duì)于湍流狀態(tài),不同的雷諾數(shù)下,流速分布規(guī)律是不同的,即不同的流速下具有不同的流速分布,進(jìn)而說明了渦街流量傳感器檢測(cè)到的主要反映漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速,與管道平均流速的關(guān)系不是*確定的。這說明渦街流量傳感器的非線性誤差是其檢測(cè)機(jī)理所決定的。在實(shí)際使用時(shí),先繪出傳感器的儀表常數(shù)與流體流速的試驗(yàn)曲線,據(jù)此得到不同流速段的實(shí)際儀表常數(shù)。本文應(yīng)用MCS-51單片機(jī)系列的89C51將試驗(yàn)曲線事先固化于流量計(jì)的 EPROM中,用戶結(jié)合現(xiàn)場具體工作情況通過鍵盤輸入平均儀表常數(shù)K,的值Kp=(Kmax+Kmin)/2),實(shí)現(xiàn)了渦街傳感器的非線性修正。
3.2儀表常數(shù)與流體流速的關(guān)系及分段補(bǔ)償
我們知道渦街流量計(jì)頻率與流量成正比,理論上講,渦街流量計(jì)輸出頻率與流速成正比,也就是說儀表常數(shù)恒定。實(shí)際上,由于流量計(jì)本身的因素導(dǎo)致兩者之間存在一定程度的非線性誤差。鑒此,我們做出了一條儀表常數(shù)與流速的實(shí)驗(yàn)關(guān)系曲線,針對(duì)此誤差規(guī)律，我們采取分段補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行誤差修正。
4.系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
4.1系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能
(1)以89C51為核心元件,X25045存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
(2)采用82C79單片機(jī),可以同時(shí)顯示瞬時(shí)流量(4位)以及累積流量(6位+2位幕數(shù)),其顯示單位為體積流量。
(3)具有掉電檢測(cè)、保護(hù)功能(H7044監(jiān)測(cè)電壓),掉電后數(shù)據(jù)存人X25045中。
(4)具有看門狗功能。
(5)采用鍵盤輸入,輸入內(nèi)容包括:儀表常數(shù)、瞬時(shí)流量上限、瞬時(shí)流量下限等。
4.2主要程序模塊
(1)主程序。
(2)定時(shí)器中斷服務(wù)程序。
(3)鍵盤中斷處理子程序。
(4)掉電處理子程序。
(5)25045讀/寫狀態(tài)寄存器子程序。
(6)瞬時(shí)流量計(jì)算程序SSJS。
(7)累積流量計(jì)算程序IJJS
(8)量程判別子程序CSDS。
5.結(jié)束語
用單片機(jī)89051驗(yàn)證了誤差補(bǔ)償?shù)臄?shù)學(xué)模型,并實(shí)現(xiàn)了高精度智能渦街流量積算儀的設(shè)計(jì),通過對(duì)儀表常數(shù)的修正使系統(tǒng)的精度有很大的提高,可以使渦街流量積算儀達(dá)到0.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。采用89051單片機(jī)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性都得到了提高,8279專用的鍵盤顯示接口芯片,代替單片機(jī)完成鍵盤和顯示器的許多接口操作,X25045可以將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)起來。系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理、可行,具有工程實(shí)用價(jià)值。
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