根據(jù)大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)渦街流量計的儀表常數(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,在流量計算時對它進行補償,提高了計算精度。
1.渦街流量計的工作原理
渦街流量計是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計,即在流動的流體中放置一個非流線型的對稱形狀的物體(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.渦街流量計的特點
(1)輸出的信號是與流速成正比的脈沖信號,便于數(shù)據(jù)處理和計算機聯(lián)網(wǎng)。
(2)量程范固寬,精度高。
(3)無可動部件,可靠性較高,結(jié)構(gòu)簡單,便于安裝維修。
(4)檢測元件與被測介質(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,容易進行流量計算,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.渦街流量計誤差的產(chǎn)生及補償
3.1非線性誤差的產(chǎn)生
由于渦街傳感器所測的并不是平均流速,而是漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速。對于湍流狀態(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,進而說明了渦街流量傳感器檢測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機理所決定的。在實際使用時,先繪出傳感器的儀表常數(shù)與流體流速的試驗曲線,據(jù)此得到不同流速段的實際儀表常數(shù)。本文應(yīng)用MCS-51單片機系列的89C51將試驗曲線事先固化于流量計的 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)系及分段補償
我們知道渦街流量計頻率與流量成正比,理論上講,渦街流量計輸出頻率與流速成正比,也就是說儀表常數(shù)恒定。實際上,由于流量計本身的因素導(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)與流速的實驗關(guān)系曲線,針對此誤差規(guī)律，我們采取分段補償?shù)姆绞竭M行誤差修正。
4.系統(tǒng)的實現(xiàn)
4.1系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能
(1)以89C51為核心元件,X25045存儲數(shù)據(jù)。
(2)采用82C79單片機,可以同時顯示瞬時流量(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、保護功能(H7044監(jiān)測電壓),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)、瞬時流量上限、瞬時流量下限等。
4.2主要程序模塊
(1)主程序。
(2)定時器中斷服務(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)瞬時流量計算程序SSJS。
(7)累積流量計算程序IJJS
(8)量程判別子程序CSDS。
5.結(jié)束語
用單片機89051驗證了誤差補償?shù)臄?shù)學(xué)模型,并實現(xiàn)了高精度智能渦街流量積算儀的設(shè)計,通過對儀表常數(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到0.5級標(biāo)準(zhǔn)。采用89051單片機使系統(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,代替單片機完成鍵盤和顯示器的許多接口操作,X25045可以將數(shù)據(jù)實時存儲起來。系統(tǒng)軟硬件設(shè)計合理、可行,具有工程實用價值。
