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涡轮流量传感器智能前置放大器设计
朱辉
,
沈星明
上海理工大学
,
上海
一
协明
一
摘 要 提出了一种基于 单片机的
,
具有非线性补偿功能的涡轮流量传感器智能前置放大器的设计
,
包括非线性补偿
的理论模型
、
电路和软件实现
,
并进行了实验
。
采用分段非线性补偿方法
,
对传感器仪表系数进行在线修正
。
智能前
置放大器输出经修正的
、
且与平均仪表系数成正 比的脉冲信
。
实验结果表明
,
智能前置放大器可以使流量测量精确
度提高到士 以内
,
并且量程范围可以扩大到 或更大
。
关键词 涡轮流量传感器
,
前置放大器
,
非线性误差
,
补偿
,
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一
协明
一
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,
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一
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, 士
七
, , ,
引言
目前
,
涡轮流量传感器在流量测量中使用非常广
泛
。
然而
,
在能源 日趋紧张的今天
,
对涡轮流量传感
器的量程范围和测量精度提出了越来越高的要求
。
长
期以来
,
为了提高流量测量的精度
,
改善涡轮流量传
感器的性能
,
扩大流量测量范围
,
投入了大量的人力
物力
,
也取得了显著的成果
。
例如 在涡轮流量传感
器结构上
,
采用双涡轮结构进行 自校正 运用在显
示 积算 仪表中进行数据处理的方法来扩大涡轮流
量计的量程 等
。
器智能前置放大器的设计
。
采用分段非线性修正方
法
,
对涡轮流量传感器仪表系数进行在线修正
。
放大
器输出经修正的
、
且与平均仪表系数 尤成正比的脉冲
信
。
实验结果表明
,
本设计可以使流量测量精确度
提高到士 以内
,
并且量程范围可 以扩大到 或
更大
。
由于非线性补偿运算在前置放大器中完成
,
因
而不需要改变显示 积算 仪表内置的平均仪表系数
和流量的计算方法
。
涡轮流量传感器工作原理和误差计算
涡轮流量计由涡轮流量传感器
、
前置放大器和显
示 结算 仪表组成
。
被测流量与涡轮流量传感器的
输出脉冲信 之间的关系如 式所示
。
叮 一
尤
式中 测得的瞬时流量 前置放大器输出的脉冲
信 频率 尤 涡轮流量传感器的平均仪表系数 表
示单位体积的流量通过涡轮流量传感器时
,
传感器输
出的脉冲数
。
涡轮流量传感器在投入实际使用之前
,
必须经过
标定来确定涡轮流量传感器的仪表系数
、
非线性误差
和重复性误差
。
标定过程中
,
每个流量点下的传感器
仪表系数按 式确定
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谷
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,
厂
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,
式中
,
为第 标定点的仪表系数 为每个标定流量
下的标定次数
,
一般 凡为第 个标定点卿次标
定的仪表系数
。
传感器平均仪表系数为
尤 尤
尤 二二之吐巴‘‘二二二边里乙
, 一 , , 二 ,
式中
,
。
·
小和最大值
。
式计算
占
表示 点标定点中
,
仪表系数最
非线性误差 占和重复性误差、分别按下
仍然使用 由式 确定的平均仪表系数 尤来计算瞬
时流量和积算累积流量
。
设计中
,
将前置放大器中得到的补偿后的流量需再
转换成脉冲输出
。
运用公式
,
将补偿后的流量转
换成补偿后的频率
。
设公式 中的仪表系数为平均
仪表系数 尤
,
则补偿后的智能前置放大器输出的脉冲频
率为
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