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简易气体流量计检定装置的设计
点击次数:发布时间:2011-07-04 10:12

当时,气体流量的精确计量越来越遭到注重。检定气体流量计的规范安装品种多样,运用较遍及的有PVTt法、规范体积管法、钟罩法、音速喷嘴法等。个中,PVTt法和规范体积管法凡间仅在流量仪表研讨机构和计量部分设置,用来校验其他规范流量计;钟罩法因为体积有限,首要合用于小流量、低差压和小管径的气体仪表检定;音速喷嘴法构造复杂[1]。本文引见一种基于规范涡街流量传感器组合比拟法的气体流量主动检定安装, 因为其构造简略、本钱低,良多中小流量仪表出产企业都可采用。作为商业结算的计量仪表,需求按期复检,很多仪表的复检费用也是很大一笔开支,因而,热力公司、自然气公司等大宗气体流量计用户都可以依本文所引见的办法,建造本人的流量计检定安装。

    1 系统全体设计

    在该检定安装中,核算机经过串行口与变频器进行通讯,节制鼓风机发生响应的气体流量,顺次经由串联在一同的规范涡街流量传感器组合、被校表,以及各自的压力传感器和温度传感器,经出风口排空。管道的装置应契合流量仪表对前后直管段的要求。传感器把流量、温度、压力等必需的校验旌旗灯号辨别经数字量数据采集卡和模仿量数据采集卡送人核算机中,依照流量仪表的检定例程,进行响应的数据处置,并节制出风口的阀门开度和鼓风机的鼓风量,然后对分歧流量点进行校验,完成气体流量仪表的主动检定.

 

    2 硬件设计

    2.1 规范表选择

   涡街流量计具有构造简略, 内部无可动部件,运用寿命长,量程比大,反复性好,压损小,耐高温,耐侵蚀等长处,在蒸汽、自然气及其他气体的流量计量中普遍运用。当前,我国的气体涡街传感器的规范度普通在0.5级~1级的程度上,从精确度的程度上看,无法作为0.5级规范传感器运用,然则这类仪表的局限度很宽,普通都在10:1-15:1左右,并且反复性很好,均在0.2%以内,甚至于更高, 如采用紧缩局限度在定点标定是进步精确度的有用办法。中国计量科学研讨院苏彦勋研讨员的很多实验研讨任务的后果标明,若局限度紧缩到2:1或3:1以内,在定点标定均能知足要求,因而运用该传感器规范树立气体流量安装是可行的。该安装由7台口径为DN=40~150mm的规范传感器并联组合与被检测的传感器(DN=50~250mm)比拟。安装管路按对角线偏向平行陈列,既节流原资料,降低了造价,又恰恰知足各类口径传感器前直段的要求(依据国度规范ZBN12005- 1989或规程JJG643-1994)—规范传感器前直管段长大于50DN,被检测传感器前直管段长大于20DN,使阻力损掉降到最小值。用原流量规范检测安装定点检定规范表,其根本误差均不超越±0.2%,契合规范表法安装要求。为进步安装精度,可以对规范表的数据进行误差赔偿。

 

    2.2 数据采集卡

    当前,市场上的数据采集卡品种繁复,依据本安装的要求,选购时应留意:

    ① 平安要求。为完成与被测对象和现场情况的电气隔离,具有较强的抗搅扰才能和自我维护才能,应选择带有光电隔离功用的数据采集卡。如许,可以确保因为不测接入高电压旌旗灯号时,不会损坏数据采集卡和核算机。
    ② 旌旗灯号类型。检定安装中,核算机要处置模仿量和数字量二类旌旗灯号,因而必需思索数据采集卡所能承受的旌旗灯号类型,且要留意输入旌旗灯号通道数目。
    ③ 计数功用。因为检定软件首要是对规范表、被校表的脉冲旌旗灯号进行计数,因而必需选用带有硬件计数功用的数据采集卡,即该卡带有8254可编程计数/准时器芯片,可以大不吝啬便响应的软件设计。
    ④ A/D,D/A的精度。依据对模仿量旌旗灯号的分歧要求,应选用响应位数的A/D,D/A转换精度的采集卡,普通要求12位。
    ⑤ 总线插槽。依据核算机内总线插槽的类型,选用PCI类型卡照样ESA类型卡。

    别的,还应思索价钱要素。分歧公司出产的数据采集卡,价钱相差悬殊,在知足上面要求的前提下,可以选择价钱适中的采集卡。

    2.3 温度、压力传感器

    气体的体积与温度、压力等参数有亲密的关系,关于规范表和被校表测得的气体流量,必需进行响应的温度、压力赔偿,因而本检定安装中,在规范表和被校表的前后,辨别装置温度传感器和压力传感器。思索到要用核算机进行数据采集和处置,应选用可以将温度、压力旌旗灯号转换为电旌旗灯号的传感器。在此选用转换为4~20mA的传感器,经250Ω规范电阻器转换为1~5V后,输入模仿量数据采集卡,被核算机接纳和处置。

    2.4 其他硬件设备

    鼓风机应依据所需的最大气体流量选择适宜的型号。变频器应依据电压、电流等参数选择。阀门节制器和调理阀依照要求选择即可。

    3 软件设计

    3.1 编程软件平台的选择

    因为Visual C++开拓东西长短常优异的面向对象的顺序设计言语,具有功用强壮,顺序开拓简略,功用扩展便利等长处,已成为Windows系统平台上十分强壮的、极具生命力的使用软件开拓东西, 因而本系统的软件也采用该开拓东西完成[2]。Windows 98及更高版本的操作系统均可作为其运转平台。

    3.2 规范表数据赔偿

    规范表是由更高级其余检定安装检定的,在本安装中作为规范用来检定其他仪表,属于规范传递。规范表的数据越接近真实值,检定出的数据就越精确。因而,对规范表的数据进行赔偿长短常主要的一步。

    由于关于每一个流量点来说,屡次检定后果均不会完全一样,所以检定规范表时,每个流量点均应检定6次,然后对该数据进行计算剖析,取其希冀值作为该流量点的检定命据。

    进行数据赔偿的办法有多种,常用的是最小二乘法[3],在此采用神经收集赔偿算法。人工神经收集具有自进修、自顺应、自联想功用以及优越的容错性和高度并行性等特点, 已普遍使用在良多范畴中,使用最广、最成功的是基于误差反向传达进修算法(BP)的前馈收集。

    前向多层神经收集构造如图3所示,收集不只有输入层结点、输出层结点,并且有隐层结点。当旌旗灯号输入时,起首传到隐结点,经由效果函数后,再把隐结点的输出旌旗灯号传达到输出层结点,经由处置后输出后果。进修进程由正向传达和反向传达构成,在正向传达进程中,输入旌旗灯号从输入层经隐层单位逐层处置并传向输出层,每一层神经元的形态只影响下一层神经元的形态,统一层神经元之间不发作联络。假如在输出层不克不及获得希冀输出,则转入反向传达,将输出旌旗灯号的误差沿本来的衔接通路返回。经过修正各层神经元的权值,使误差旌旗灯号最小。

 

    本安装中规范表的数据作为输入输出样本集,辨别只要一组,因而输入层和输出层的结点数均为1。应用该样本集起首对BP收集进行练习,也就是对收集的衔接权系数进行进修和调整。目的是调整衔接权系数以使价值函数E最小。在此采用最速下降法,其要害是核算优化目的函数对寻优参数的一阶导数[4]。

    3.3 串口通讯

    针对32位Windows平台的串行通讯有多种路子,运用了Visual C++的封装类的概念,设计了功用齐备的、对串行通讯进行具体治理的Win32Port类,为了能随时呼应串行口的输入、输出信息,运用了VC的多线程技能,用分歧的线程进行读数据、写数据和接纳形态信息[5]。这几个任务线程以根本一样的方法运转,包括在3个节的无限轮回中运转。第1个节为变量运动设置恳求,个中包罗输入、输出和形态告诉。一切这些运动都应该很快发作。轮回的第2个节包罗对多个事情的等候。后果事情可所以呼应轮回中第一局部设置的恳求,也可所以顺序主线程的音讯。最终,轮回的末尾包括了治理那些被检测事情的呼应。完成了一切这些操作之后,轮回会再次反复执行。

    3.4 顺序设计

    软件首要包罗:操作界面的设计,各类检定参数的输入,流量的节制,数据的精确采集,数据赔偿和核算,检定后果的保管和打印等。顺序流程图如图4所示。

 

    个中数据的精确采集十分主要,依据所选的数据采集卡的仿单,确保连线准确,采用厂家供应的测试软件,测试线路衔接及采集卡装置能否完全准确,然后再编制响应的数据采集顺序。因为是计量一段工夫内的脉冲数,因而工夫距离的准确确定十分主要,数据采集卡的主频普通为lMHz,可以作为工夫基准,足以包管核算后果的精确性。

    依据检定例程的要求,对规范表的数据赔偿后,再对规范表和被校表的数据进行温度、压力批改,核算出被校表的精度品级、仪表系数等参数。然后依据用户的要求,存贮或许打印数据。

    4 完毕语

    本系统经由长工夫的运转,标明系统具有投资少、标定精度高、操作简洁、用户界面友爱等长处,系统的各项技能目标均到达设计要求。多家流量仪表出产厂家按照所述办法设计规范表法检定安装,运用结果优越,评价较高。

 
  
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