金属管浮子流量计在整个测量过程包括信号获取,温度补偿、流量修正、LCD液晶显示等环节。
信号采集包括温度传感器输出信号获取和磁阻传感器信号获取,温度传感器的输出信号通过SPI方式传送给微处理器,用于对磁阻传感器的输出做温度补偿，磁阻传感器的输出信号将用于流量计算,经过信号放大处理后直接传送至微处理器。图2为磁阻传感器输出信号处理的硬件电路图。包括电源模块差分放大模块和电压跟随模块。电源模块采用恒流源给KMY20磁阻传感器供电,在--定程度上减小了温漂对传感器输出的影响"。差分模块完成对传感器输出信号的放大处理，电压跟随模块减小了传感器的输出阻抗。从图2可知,经放大处理后，传感器的输出信号幅值为:
图3是传感器输出信号与温度的关系曲线，可见在一定范围内,传感器输出信号幅值与温度成反比关系,可以得到:
在上一节已经介绍过，非接触式浮子流量计流量测量方法有拟合曲线法和分段线性修正法，接下来将具体介绍这两种方法。表1是实验测得的传感器输出V2与当前流量(流速)的对应关系。
将传感器的输出V2代入式(6).(7).(8)即可得到当前流量，继而处理器通过SPI通信将流暈信息传送至LCD显示模块。表2~表4分别是n=1,2,3时采用拟合曲线法设计的浮子流量计的测量数据与标准表所测数据的对比结果,并算出示值误差。示值误差的计算公式为:
其中Qmax为仪表最大测量流量,Qvs为被检流量计测得的流量,Qn为标准流量装置在该点该测得的标准体积流量。
从表2~表4可知，以阶数n=1得到的拟合曲线计算流体流量,示值误差最大在2%以.上,拟合效果不理想,而以阶数n=3得到的拟合曲线计算流体流量时,示值误差在1%以内,满足测量要求,但由于拟合方程相对复杂,加大了算法的复杂度,使流量计算占用CPU时间变长,降低了系统测量的实时性。所以本设计选择n=2时拟合得到的方程来计算流量,不仅满足了系统的实时性要求,而且系统的测量精度也在1%以内。
分段修正法将整个测量范围分为6~12个段，每段之间采用不同的线性方程进行修正。表5是采用分段线性法设计的金属管浮子流量计所测流量与标准表所测流量的数据。
对比拟合曲线法(n=2)和分段线性修正法的测量结果可以看出,拟合曲线法的示值误差较分段线性修正法高,所以采用拟合曲线法更利于提高系统的测量精度。 |
