摘(zhai)要:基于(yu)水流量(liang)标準裝(zhuang)置計算(suan)機控制(zhi)系統，研(yan)究開發(fa)金屬管(guan)浮子流(liu)量計 的(de)性能測(ce)試與檢(jian)定實驗(yan)。硬件采(cai)用數字(zi)量采集(ji)卡7505、脈沖(chong)量采集(ji)🤩卡7606,對流(liu)量标準(zhun)裝置.上(shang)各種信(xin)号進行(hang)控制，并(bing)實時采(cai)集測試(shi)、檢定數(shu)據。通過(guo)軟件編(bian)程，對測(ce)試、檢定(ding)結果進(jin)行數據(ju)處理♈、曲(qu)線拟🌈合(he)。實驗表(biao)明，實驗(yan)者運用(yong)所學流(liu)💔體力學(xue)、檢測技(ji)術、誤差(cha)理論等(deng)方面的(de)知識🔱，對(dui)金屬管(guan)浮子流(liu)量計進(jin)行性能(neng)測試🏃、檢(jian)定、誤差(cha)計算;并(bing)通過實(shi)驗掌🐆握(wo)三次曲(qu)線拟合(he)在㊙️浮子(zi)流量🥵計(ji)非線性(xing)特性處(chu)理上的(de)應用。
流(liu)量的正(zheng)确測量(liang)與國民(min)經濟、國(guo)防建設(she)、科學研(yan)究等👅諸(zhu)多領域(yu)✌️有着密(mi)切關系(xi),對保證(zheng)産品質(zhi)量、提高(gao)生産效(xiao)率🌍、促進(jin)科學技(ji)術的發(fa)展起着(zhe)非常重(zhong)要的👌作(zuo)用。随着(zhe)經濟♌的(de)快速發(fa)展,對🐕完(wan)成流量(liang)測量的(de)流量計(ji)提出了(le)更高的(de)☎️要求。因(yin)此,本實(shi)驗室研(yan)究開發(fa)了基于(yu)計算機(ji)的金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)檢定實(shi)驗系統(tong),實現了(le)對金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)的性能(neng)測試和(he)檢定,達(da)到了金(jin)屬管浮(fu)子流⭐量(liang)計在實(shi)際應用(yong)中的正(zheng)确定位(wei)的目的(de)。
1計算機(ji)控制系(xi)統的構(gou)成
　　水流(liu)量标準(zhun)裝置計(ji)算機控(kong)制系統(tong)舊由計(ji)算機、高(gao)位水塔(ta)、流量實(shi)驗裝置(zhi)、被檢表(biao)(金屬管(guan)浮子流(liu)量計)等(deng)組成。水(shui)流量标(biao)準裝置(zhi)計算機(ji)控制系(xi)統結構(gou)圖如圖(tu)1所😄示。
 
通(tong)觀整個(ge)控制系(xi)統,得知(zhi):
　　計算機(ji)通過數(shu)字量采(cai)集卡7505完(wan)成電磁(ci)閥的開(kai)/關信号(hao)、換♋向器(qi)的開/關(guan)信号及(ji)底閥的(de)開/關信(xin)号控制(zhi)，标準表(biao)的脈沖(chong)信号通(tong)💋過7606采集(ji)卡采人(ren)計算，電(dian)子秤讀(du)數信号(hao)通過RS232串(chuan)行通訊(xun)接口與(yu)計算機(ji)進行通(tong)訊。3]通過(guo)軟件編(bian)程,[45]對檢(jian)定測試(shi)結果進(jin)行數據(ju)處理、線(xian)性😘拟合(he)等。
　　高位(wei)水塔起(qi)穩定水(shui)頭作用(yong),保證整(zheng)個實驗(yan)過程的(de)流量💃🏻穩(wen)⭐定。标🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準(zhun)表和被(bei)檢表串(chuan)聯在實(shi)驗管路(lu)中,根據(ju)流體流(liu)💯動連續(xu)性原理(li)，在定常(chang)流動下(xia),流過它(ta)們的流(liu)量☔是相(xiang)等的。經(jing)标準砝(fa)碼調校(xiao)電子秤(cheng)可使其(qi)精度比(bi)标準表(biao)精度高(gao)出3倍,因(yin)♋此用稱(cheng)重法檢(jian)定标準(zhun)表,然後(hou)再用标(biao)準表檢(jian)定被校(xiao)表。用🔱稱(cheng)重法檢(jian)定儀表(biao)朔源性(xing)🏃🏻好,但工(gong)作效率(lü)低👅,故-一(yi)般實驗(yan)用🔞标準(zhun)表進行(hang),并定期(qi)對标準(zhun)表進行(hang)檢定。
2水(shui)流量标(biao)準裝置(zhi)
　　實驗裝(zhuang)置結構(gou)圖如圖(tu)2所示:
 
　　工(gong)作過程(cheng):用水泵(beng)将水池(chi)中的水(shui)打入水(shui)塔,在整(zheng)個實驗(yan)💋過程中(zhong)使水塔(ta)處于溢(yi)流狀态(tai)，以保證(zheng)系統的(de)壓頭不(bu)變。待水(shui)流穩定(ding)後,打開(kai)截止閥(fa),水通過(guo)标準表(biao)、上遊❌直(zhi)管段、被(bei)檢流量(liang)計、下遊(you)直管段(duan)、夾表器(qi)、調節閥(fa)、換向器(qi),流出實(shi)驗管路(lu)。
3金屬管(guan)浮子流(liu)量計檢(jian)定實驗(yan)研究
　　浮(fu)子流量(liang)傳感器(qi)又稱轉(zhuan)子流量(liang)傳感器(qi)。本實驗(yan)室🙇🏻用到(dao)的被檢(jian)定浮子(zi)流量計(ji)是金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji),而金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)的檢定(ding)實驗是(shi)流量檢(jian)測技術(shu)實驗的(de)重點，也(ye)是本控(kong)制系統(tong)設計的(de)重點。
　　金(jin)屬管浮(fu)子流量(liang)計引入(ru)計算機(ji)技術取(qu)代凸輪(lun)機械結(jie)構🐅進行(hang)流量計(ji)算,将流(liu)量信号(hao)通過傳(chuan)感器、轉(zhuan)換器🌈由(you)數字液(ye)晶顯示(shi)出來，并(bing)通過鍵(jian)盤置人(ren)密度👄、溫(wen)度、壓力(li)等工🏃🏻況(kuang)參數,具(ju)有智能(neng)化、高精(jing)度、使用(yong)方便、工(gong)作可靠(kao)等特點(dian)🏃🏻‍♂️。
　　流量傳(chuan)感器是(shi)将非電(dian)量的流(liu)量信号(hao)轉化爲(wei)電量信(xin)🔴号的感(gan)📐應🔅裝置(zhi),金屬管(guan)轉子流(liu)量計輸(shu)出的則(ze)是電壓(ya)信号🏒。由(you)于其流(liu)量-電壓(ya)特性有(you)較強的(de)非線性(xing),常用最(zui)小二乘(cheng)法對其(qi)👅進行三(san)次曲線(xian)拟合。
3.1實(shi)驗原理(li)
　　金屬管(guan)浮子流(liu)量計管(guan)體由錐(zhui)管和浮(fu)子組成(cheng),當流🔴體(ti)自下而(er)上流人(ren)錐管時(shi),被浮子(zi)節流,當(dang)流體作(zuo)用在浮(fu)📐子的動(dong)壓力、浮(fu)子在流(liu)體中的(de)浮力、浮(fu)子的重(zhong)💃🏻力達到(dao)🏃‍♀️平衡時(shi)，浮子就(jiu)平穩地(di)浮在錐(zhui)管内某(mou)-位置🔴上(shang)。浮子在(zai)錐管中(zhong)的位置(zhi)與流體(ti)流經錐(zhui)管流量(liang)的大小(xiao)一對應(ying)。其浮子(zi)位置高(gao)度是由(you)角位移(yi)傳感器(qi)檢測并(bing)轉換✨成(cheng)電壓信(xin)号。因此(ci),某一個(ge)流量點(dian)Q對應一(yi)個電壓(ya)❌值,實驗(yan)要求在(zai)各流量(liang)點下正(zheng)反行程(cheng)各進行(hang)3次實驗(yan),将其平(ping)均值作(zuo)爲輸出(chu)電壓V。用(yong)實驗數(shu)據拟合(he)出Q~Vo的關(guan)系式，再(zai)次進流(liu)量檢定(ding)實驗,以(yi)驗證拟(ni)合公式(shi)的拟合(he)精度。
3.2金(jin)屬管浮(fu)子流量(liang)計性能(neng)測試
　　在(zai)浮子流(liu)量計的(de)流量範(fan)圍内選(xuan)擇6~7個流(liu)量點(最(zui)好是均(jun)🐪勻分💘布(bu)的,且由(you)标準渦(wo)輪流量(liang)計讀取(qu)),調節閥(fa)廣]達到(dao)所🐪要求(qiu)的流量(liang)值點Q(瞬(shun)時流量(liang)m'/h),測出與(yu)流量點(dian)Q對應的(de)浮子輸(shu)出電壓(ya)V(從浮子(zi)的液晶(jing)顯示上(shang)讀⛹🏻‍♀️得)。
從(cong)小流量(liang)向大流(liu)量測量(liang)稱正行(hang)程,反之(zhi)稱反行(hang)程。正反(fan)行🈚程各(ge)3次,當測(ce)量數據(ju)全部測(ce)量完成(cheng)時,計算(suan)機自動(dong)将各流(liu)量點的(de)電壓平(ping)均值V計(ji)算出來(lai)。
3.3拟合曲(qu)線Q~V0
　　根據(ju)圖3檢定(ding)測試的(de)數據，在(zai)圖3窗口(kou)按[報台(tai)計算機(ji)自動💰完(wan)成🐇用最(zui)小二乘(cheng)法拟合(he)3次曲線(xian)91(實質爲(wei):若拟合(he)n次曲線(xian),則n+1個待(dai)定系數(shu)⭐,需解n+1元(yuan)一次線(xian)性方程(cheng)組,此程(cheng)序用高(gao)斯消去(qu)法💯求解(jie)),求得浮(fu)子電壓(ya)一流量(liang)💘特性曲(qu)線🙇‍♀️如圖(tu)4,并得出(chu)拟合公(gong)♌式。
 
3.4金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)的檢定(ding)
　　再次選(xuan)定5~6個流(liu)量點進(jin)行測試(shi),将這些(xie)點的浮(fu)子流量(liang)計的輸(shu)🔴出電壓(ya)代人拟(ni)合公式(shi),計算出(chu)通過浮(fu)子的流(liu)量。金🏃🏻‍♂️屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)的檢定(ding)計算結(jie)果如圖(tu)5所示。在(zai)圖5中，渦(wo)輪流量(liang)是指标(biao)準表流(liu)量，拟合(he)曲線‼️流(liu)量指将(jiang)浮子電(dian)壓帶人(ren)3次拟合(he)曲線公(gong)式後計(ji)算得到(dao)的浮子(zi)流量計(ji)的流量(liang)。
　　将浮子(zi)流量計(ji)的流量(liang)Q與标準(zhun)表測得(de)的流量(liang)Qo帶人計(ji)算滿度(du)誤差[10公(gong)式(2),進而(er)求得對(dui)應的滿(man)度誤差(cha)E,并找出(chu)最大滿(man)度🛀誤差(cha)Emax。
 
4結語
　　随(sui)着計算(suan)機技術(shu)的飛速(su)發展,高(gao)等教育(yu)的深化(hua)改👈革,教(jiao)學💔質量(liang)的不斷(duan)提高,原(yuan)有的實(shi)驗設備(bei)就顯得(de)落後了(le)。在原有(you)的高位(wei)水塔的(de)基礎上(shang),對實驗(yan)設備👌進(jin)行了改(gai)造和擴(kuo)建。除了(le)保留稱(cheng)重顯示(shi)儀以獲(huo)取電子(zi)秤的讀(du)數,其餘(yu)工作如(ru)定時、控(kong)制換向(xiang)器動作(zuo)、控制底(di)閥開關(guan)、脈沖計(ji)數等都(dou)由計算(suan)機完成(cheng)。實驗中(zhong)做到實(shi)時控制(zhi)、實時采(cai)集數據(ju),并及時(shi)對數據(ju)進行相(xiang)應的計(ji)算、處理(li)。用一台(tai)計算機(ji)取代了(le)原來繁(fan)多的儀(yi)器儀表(biao),這使得(de)系統的(de)整體結(jie)構趨于(yu)簡單📱,自(zi)動化程(cheng)度更高(gao),實驗手(shou)段更加(jia)先進,激(ji)發了學(xue)生的學(xue)習興趣(qu)。學生通(tong)過實驗(yan)過程，不(bu)僅對這(zhe)門]課加(jia)📞深了理(li)解,而且(qie)對本專(zhuan)業其🔞他(ta)課加以(yi)應用;拓(tuo)寬了知(zhi)識面,感(gan)受到了(le)計算機(ji)控制🧑🏾‍🤝‍🧑🏼系(xi)🈲統在流(liu)量測量(liang)領域中(zhong)的實🈲際(ji)應用。同(tong)時，基于(yu)計算機(ji)的金屬(shu)管浮子(zi)流量計(ji)檢定實(shi)✊驗系統(tong)的建成(cheng)，爲自動(dong)化專業(ye)以及從(cong)事流量(liang)測量方(fang)面的研(yan)究人員(yuan)提供了(le)一個良(liang)好的實(shi)驗平台(tai)。

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