摘要(yào):介紹了一(yi)種渦輪式(shi)氣體流量(liàng)計 的溫度(dù)、壓力補償(chang)方法，該方(fang)法采用MS5535B傳(chuán)感器測量(liàng)被🌍測☀️氣🌈體(ti)的溫度和(he)壓力,采用(yòng)軟件方法(fǎ)進行補償(chang)。
0引言
　　氣體(tǐ)的流量通(tong)常用體積(ji)流量來表(biao)示，體積流(liu)量是☂️指單(dān)🧡位時間内(nei)通過管路(lù)任一截面(mian)的氣體體(ti)積。但是由(yóu)💞于氣🙇🏻體分(fèn)子排列松(sōng)散，随着溫(wen)度或壓力(lì)的變化，分(fèn)子🔆間距會(hui)發生變🙇🏻化(huà)，體積也會(huì)發生相應(yīng)的變化。體(tǐ)積與壓力(lì)成反比，與(yǔ)溫度成正(zhèng)比，在溫度(du)和壓力變(bian)化的情況(kuang)下，無法計(jì)👅量和比較(jiao)氣體的體(ti)積流量，需(xu)要将其統(tǒng)一轉換爲(wei)标準狀态(tai)下的體積(ji)🍓流量🌏。工程(cheng)上氣體流(liu)量--般都以(yǐ)标準狀态(tai)下的體積(jī)流量來✔️表(biao)示。因此，需(xū)要對工作(zuò)狀态下測(cè)得的氣體(tǐ)流量進行(hang)溫度、壓力(lì)補償"。
1渦輪(lun)式氣體流(liú)量計的溫(wēn)度、壓力補(bu)償方法.
　　渦(wō)輪式氣體(tǐ)流量計直(zhi)接測量的(de)是工作狀(zhuang)态下氣體(tǐ)的體積流(liú)量，标準狀(zhuang)态下氣體(tǐ)的體積流(liu)量爲:
 
　　式中(zhōng)qvn、qv一分别爲(wei)标準狀态(tai)和工作狀(zhuàng)态下的體(tǐ)積流量，m³/h;p、T、Z一(yī)分🈲别爲工(gōng)作狀态下(xià)絕對壓力(li)(Pa)，熱力學溫(wēn)度(K)和氣體(ti)壓縮系數(shù)❌;pn、Tn、Zn一-分别爲(wèi)标準狀态(tài)下絕對壓(yā)力(Pa)，熱🧑🏽‍🤝‍🧑🏻力學(xué)溫度(K)和氣(qi)體壓縮🈲系(xì)數日。
　　由于(yú)被測氣體(tǐ)所處狀态(tài)壓力較低(dī)，且溫度大(da)大.高于臨(lín)👌界溫👣度，因(yīn)此可以按(an)理想氣體(tǐ)計，這時氣(qì)體壓縮系(xi)✊數取爲18。将(jiang)💋測量得到(dào)的工作狀(zhuang)态下的溫(wēn)度和壓力(lì)數值帶入(ru)(1)式，即可得(dé)到補🚩償後(hou)的氣體流(liu)量數值。
2溫(wēn)度、壓力測(ce)量用傳感(gǎn)器
　　工作狀(zhuang)态下的溫(wen)度、壓力數(shu)值可采用(yòng)型号爲MS5535B的(de)集成壓力(lì)傳感器來(lai)進行測量(liàng)。MS5535B的主要功(gong)能是将從(cong)壓阻式壓(ya)力傳感器(qi)輸出的未(wèi)經補償模(mó)拟電壓值(zhi)轉換爲16位(wèi)的數字🈚量(liàng)，同時👣提供(gong)-一個傳感(gǎn)器溫度的(de)16位數字量(liang)。該芯片具(jù)有如下特(tè)點:
1)0-14bar的絕對(dui)壓力範圍(wéi)
2)芯片中存(cun)有用于軟(ruan)件補償的(de)6個系數
3)15位(wèi)的ADC.
4)3線串行(hang)接口.
5)1個系(xì)統時鍾(32.768kHz)
6)低(dī)電壓低能(néng)量消耗
7)供(gong)電電壓在(zài)2.2V~3.6V
8)低電壓電(diàn)流
9)-40~+125℃工作溫(wēn)度
MS5535B有8個引(yǐn)腳，引腳定(ding)義和功能(néng)如表1所示(shi)。
 
3溫度、壓力(li)測量傳感(gǎn)器與單片(pian)機的接口(kǒu).電路設計(jì)
　　MS5535B與單片機(jī)MSP430F147的通信是(shi)通過3線同(tóng)步的串行(hang)接口實現(xian)的。圖1爲壓(yā)力❗傳感器(qì)MS5535B和單片機(ji)MSP4320F147的硬件連(lián)接圖。單片(pian)機MSP430F147的P2.1引腳(jiǎo)輸出同步(bu)串行時鍾(zhōng)信号，P2.4引腳(jiǎo)采樣由MS5535B輸(shū)出的數據(ju)，P2.2引腳輸出(chu)數據給MS5535B,P2.0引(yǐn)腳向MS5535B輸出(chu)32.768kHZ的主時鍾(zhōng)信号。
 
4軟件(jian)設計
　　MS5535B輸出(chū)的電壓與(yǔ)溫度和測(cè)量過程的(de)誤差有很(hen)大關系，所(suǒ)💋以需要補(bǔ)償這些影(yǐng)響。補償是(shi)通過單片(piàn)機MSP430F147軟件補(bu)償來實現(xian)的。補償用(yòng)的校準數(shù)據Wordl到Word4存儲(chu)在MS5535B的64位PROM中(zhōng)，可通過單(dan)⭐片機MSP430F147的軟(ruan)件讀出用(yong)于對16位的(de)壓力值(D1)和(he)16位溫度值(zhí)(D2)進行♉補償(cháng)，得到用于(yú)渦輪式氣(qi)體流量計(ji)溫度、壓力(li)補償的壓(yā)力值和溫(wen)度值。圖2描(miáo)述了讀取(qǔ)壓力值、溫(wen)‼️度值和軟(ruan)件補償執(zhi)行的過程(cheng)。首先，通過(guò)串行接口(kǒu)讀出wordl到word4。下(xia)一步，用位(wei)方式邏輯(jí)和移位操(cao)作取出補(bu)償系數C1到(dào)C6(wordl到word4的位模(mo)式參考表(biao)2)。然後單片(pian)機MSP430F147通過串(chuan)行接口讀(dú)取16位的壓(ya)力值(D1)和16位(wèi)溫度♋值(D2)。最(zuì)後，通過D1、D2和(he)C1到C6運用圖(tu)2所示的運(yùn)算法則計(ji)算出補償(chang)後的壓力(lì)值。
 
 
　　Wordl到Word4、D1和D2是(shi)通過3線同(tóng)步串.行通(tōng)信讀取的(de)。MS5535B在SCLK的，上升(shēng)沿采樣🌐一(yi)💛位，并且在(zai)上升沿發(fā)送一-位，以(yǐ)此來實現(xian)信号轉✂️換(huàn)的👨‍❤️‍👨同步。單(dān)片機MSP430F147在✊SCLK的(de)下降沿采(cai)樣從MS5535B的DOUT引(yǐn)腳輸出的(de)數據，并且(qiě)在SCLK的下降(jiàng)沿🌂将數據(ju)發送到MS5535B的(de)DIN引腳，SCLK信号(hào)是由單片(piàn)機MSP430F147産生的(de)。輸出數據(ju)的選擇通(tōng)過🌂向MS5535B的DIN(數(shù)據輸🙇‍♀️入)腳(jiǎo)輸入相應(ying)的指令來(lái)實現。
 
　　如圖(tu)3所示，MS5535B和單(dān)片機MSP430F147的每(mei)一次通訊(xun)都是以單(dan)片機MSP430F147向MS5535B芯(xīn)💁片的DIN腳發(fa)送一個指(zhǐ)令序列開(kai)始的。在每(měi)一個指令(ling)序列之前(qian)都有一一(yi)個開始序(xu)列(3個高電(diàn)平1),每一個(gè)指令序列(liè)✔️之後都有(you)一個停止(zhi)序列(3位低(dī)電平🐪0)。每一(yī)條指🛀🏻令有(you)四位組成(chéng)，用于💞選擇(ze)由MS5535B的DOUT腳輸(shu)出的是壓(ya)力、溫度或(huò)是校準數(shu)據。在輸出(chū)壓力和溫(wen)度時，在停(ting)止序列的(de)🏃最後--位時(shi)，MS5535B的DOUT腳會輸(shu)出一個應(ying)☁️答信号一(yī)低電💞平到(dào)高⭐電平的(de)✨轉換，表示(shì)了一次轉(zhuan)換的開始(shi)。應答信号(hào)之後，單片(pian)機MSP430F147向MS5535B的SCLK腳(jiǎo)輸人2個脈(mo)沖，然後再(zài)輸出🚶‍♀️低電(diàn)平，保持MS5535B的(de)SCLK腳爲✂️低，直(zhí)到在MS5535B的DOUT腳(jiao)出現由高(gāo)到低的信(xìn)号，表示轉(zhuǎn)換結束。單(dan)片機MSP430F147通過(guo)向MS5535B的SCLK腳輸(shu)入另外的(de)17脈沖讀出(chū)MS5535B的DOUT腳輸出(chū)的16位數字(zì)。
　　如果單片(piàn)機MSP430F147和MS5535B失去(qu)同步性，可(kě)以用通過(guò)複位指令(lìng)來重新啓(qi)💋動🈲。在每--次(ci)轉換指令(lìng)之前先向(xiang)MS5535B的DIN腳發送(sòng)複位指令(lìng)，以防止由(yóu)💔于電氣沖(chòng)突協議長(zhang)久挂起。
5結(jie)論
　　氣體渦(wo)輪流量計(jì) 采用MS5535B檢測(ce)工作狀态(tai)下的氣體(tǐ)溫度和壓(yā)力，用軟件(jian)實現溫度(du)♌和♉壓力自(zì)動補償。試(shi)驗證明實(shi)驗樣機實(shí)現了系統(tǒng)要求的主(zhu)要技🤟術指(zhi)标。

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