摘要(yao):基于水流量标準(zhǔn)裝置計算機控制(zhi)系統，研究🈲開發金(jīn)屬管浮子流量計(jì)
的性能測試與檢(jiǎn)定實驗。硬件采用(yòng)數字量采集卡7505、脈(mo)🔞沖量采集卡7606,對流(liu)量标準裝置.上各(gè)種信号進行控制(zhi)，并實時采集測試(shì)、檢定數據。通過軟(ruǎn)件編程，對測試、檢(jiǎn)定結果進行數據(jù)處理、曲線拟合。實(shi)驗表明，實驗者運(yùn)用所學流體力學(xue)、檢測技術、誤差理(lǐ)論等方面的知識(shi)，對金屬管浮子流(liú)量計進🥵行性能測(cè)試🌏、檢定、誤差計算(suan);并通過實驗掌♋握(wò)三次曲線拟合在(zai)浮子流量計非線(xiàn)性特性處理上的(de)應用。
流量的正确(què)測量與國民經濟(ji)、國防建設、科學研(yán)究等諸多領域⛱️有(yǒu)着密切關系,對保(bǎo)證産品質量、提高(gāo)生産🔴效率、促進科(ke)學技術的發展起(qi)着非常重要的作(zuò)用。随着經濟🐉的快(kuai)速發展,對完成流(liú)🌂量測量的流量計(jì)提出了更高的要(yào)求。因此,本實驗室(shi)研究開發了基于(yú)計算機的金屬管(guan)🧑🏾🤝🧑🏼浮子流量計🔞檢定(dìng)實驗系統,實現了(le)對金屬管浮子流(liú)量計的性能測試(shi)和檢定,達到了金(jīn)屬管浮子流量計(jì)在實際應用中的(de)正💋确🔞定位的目的(de)。
1計算機控制系統(tǒng)的構成
水流量标(biao)準裝置計算機控(kong)制系統舊由計算(suàn)機、高位🏒水塔、流量(liang)實驗裝置、被檢表(biao)(金屬管浮子流量(liang)計)等組成。水流量(liàng)💃🏻标準裝置計算機(ji)控制系統結構圖(tu)如圖1所示。
通觀整(zhěng)個控制系統,得知(zhi):
計算機通過數字(zì)量采集卡7505完成電(diàn)磁閥的開/關信🈲号(hào)、換㊙️向器的開/關信(xìn)号及底閥的開/關(guan)信号控制，标😍準表(biao)的脈沖信号通🛀🏻過(guo)7606采集卡采人計算(suan)，電子秤讀數信号(hao)通過RS232串🌈行通訊接(jie)口與計算機✊進行(hang)通訊。3]通過軟件編(biān)程,[45]對檢定測試結(jié)果進行數據處理(lǐ)、線性拟合等。
高位(wèi)水塔起穩定水頭(tou)作用,保證整個實(shí)驗過程的流量🌏穩(wěn)定。标準表和被檢(jian)表串聯在實驗管(guan)路中,根據流♉體流(liu)動連續性原理，在(zài)定常流動下,流過(guò)它們🔞的流量🈲是相(xiang)等的。經标準砝碼(ma)調校電子秤可使(shǐ)其精度比标🐪準表(biǎo)精度高出3倍,因㊙️此(ci)用稱重法檢定标(biao)🤩準表,然後再用标(biao)準表檢✏️定被校表(biao)。用稱重法檢定🏃🏻♂️儀(yi)表朔源性好,但工(gōng)作效率低,故-一般(ban)實驗用标準表進(jìn)行,并定期對标準(zhǔn)表進行檢定。
2水流(liú)量标準裝置
實驗(yàn)裝置結構圖如圖(tu)2所示:
工作過程:用(yong)水泵将水池中的(de)水打入水塔,在整(zheng)個實驗過程中使(shǐ)水塔處于溢流狀(zhuang)态，以保證系統的(de)壓頭♈不變。待水✊流(liu)穩👅定後,打開截止(zhi)閥,水通過标準表(biǎo)、上遊直管段、被檢(jiǎn)流量計、下遊直管(guan)段、夾表器、調節閥(fa)、換向器,流出實驗(yàn)管路。
3金屬管浮子(zi)流量計檢定實驗(yàn)研究
浮子流量傳(chuan)感器又稱轉子流(liú)量傳感器。本實驗(yàn)室用到的被檢🧑🏾🤝🧑🏼定(ding)浮子流量計是金(jīn)屬管浮子流量計(ji),而金屬管浮子流(liu)量計的檢定實驗(yàn)是流量檢測技術(shù)實驗的重點⛱️，也是(shì)本控制系統設計(ji)的重點。
金屬管浮(fú)子流量計引入計(ji)算機技術取代凸(tū)輪機械結構進行(hang)流量計算,将流量(liàng)信号通過傳感器(qì)、轉換器由數字液(ye)晶顯示出來，并通(tong)過鍵盤置人密度(dù)、溫度、壓力等工況(kuàng)參數,具有智能化(huà)、高🌈精度、使用方便(biàn)、工作可靠等特點(diǎn)♻️。
流量傳感器是将(jiāng)非電量的流量信(xìn)号轉化爲電量信(xin)号的感應裝置,金(jin)屬管轉子流量計(jì)輸出的則是電壓(yā)㊙️信号。由于其流量(liàng)-電壓特性有較強(qiang)的非線性,常用最(zuì)小二乘❤️法對其進(jìn)行三次曲線拟合(he)。
3.1實驗原理
金屬管(guan)浮子流量計管體(ti)由錐管和浮子組(zu)成,當流體自下而(ér)上流人錐管時,被(bei)浮子節流,當流體(ti)作用👅在浮🙇🏻子的動(dòng)壓力、浮子在流體(tǐ)中的浮力、浮子的(de)重力達到平衡時(shi)，浮子就平穩地🤟浮(fú)在錐🧡管内某-位置(zhi)上。浮子在錐管中(zhōng)的位置與流體流(liu)經錐管流量的大(da)小一對應。其浮子(zi)位置高度是由角(jiǎo)位移傳感器♻️檢測(ce)并轉換成電壓信(xin)号。因此,某一個流(liú)量點Q對應一個電(dian)壓💔值,實驗要求在(zai)各流量點下正反(fan)行程各進行3次實(shi)驗,将其平🈚均值作(zuò)爲輸出電壓V。用實(shi)驗數據拟合出Q~Vo的(de)關系式，再次進流(liu)量檢定實驗,以驗(yàn)證拟合公式的拟(nǐ)合精度。
3.2金屬管浮(fú)子流量計性能測(cè)試
在浮子流量計(jì)的流量範圍内選(xuan)擇6~7個流量點(最好(hao)⚽是均勻🔴分布的,且(qiě)由标準渦輪流量(liàng)計讀取),調節閥廣(guǎng)]達到所要求的流(liu)量值💔點Q(瞬時流量(liàng)m'/h),測出與流量點Q對(duì)應的浮子🈲輸出電(diàn)壓V(從浮子的液晶(jīng)顯示上讀得)。
從小(xiao)流量向大流量測(ce)量稱正行程,反之(zhi)稱反行程。正反行(hang)🙇🏻程各3次,當測量數(shù)據全部測量完成(chéng)時,計算機自動将(jiang)各流量點的電壓(yā)平均值V計算出來(lái)。
3.3拟合曲線Q~V0
根據圖(tu)3檢定測試的數據(ju)，在圖3窗口按[報台(tái)計算機自動完成(cheng)用最小二乘法拟(nǐ)合3次曲線91(實質爲(wei):若拟合n次曲線,則(zé)n+1個待定系數,需解(jiě)n+1元一次線性方程(cheng)組,此程序用高斯(si)消去法求解),求🐅得(de)浮子🔅電壓一流量(liang)特性曲線如圖4,并(bing)得出拟合公式。
3.4金(jin)屬管浮子流量計(ji)的檢定
再次選定(dìng)5~6個流量點進行測(cè)試,将這些點的浮(fú)子流量計的輸出(chu)電壓代人拟合公(gōng)式,計算出通過浮(fu)子的流量。金屬管(guǎn)浮子流量計的檢(jian)定計算結果如圖(tú)5所示。在🌏圖5中，渦輪(lun)流量是指标準表(biǎo)流量，拟合曲線🌈流(liú)量指将浮子電壓(yā)帶人3次拟合曲線(xiàn)公式後計算💘得到(dao)的浮子流量計的(de)流量。
将浮子流量(liang)計的流量Q與标準(zhun)表測得的流量Qo帶(dài)人計算滿度誤差(chà)[10公式(2),進而求得對(dui)應的滿度誤差E,并(bing)找出最大滿度誤(wù)差Emax。
4結語
随着計算(suàn)機技術的飛速發(fā)展,高等教育的深(shēn)化改革,教學質量(liàng)的不斷提高,原有(yǒu)的實驗設備就顯(xiǎn)得落後了。在原有(yǒu)的高🛀🏻位水塔的基(ji)礎上,對實驗設備(bèi)進行了改造和🧡擴(kuò)建。除了保留❤️稱重(zhòng)顯㊙️示儀以獲取電(dian)子秤的讀數,其餘(yú)工作如定時、控制(zhì)換向器動作🔞、控制(zhì)底閥開關、脈沖計(jì)數等都由計算機(jī)完成。實驗中做到(dào)實時控制、實時采(cai)集數據,并及時對(dui)數據進行相應的(de)💜計算、處理。用一台(tái)計算機取代了原(yuan)來繁多的儀器儀(yí)表,這使得系統的(de)整體結構趨于簡(jiǎn)單,自動化程度更(gèng)高,實驗手段更加(jia)先進,激發了學生(shēng)的學習興趣。學生(shēng)通過實驗過程，不(bu)僅對這門]課加深(shēn)了理解,而且對本(ben)專業其🐅他課加以(yǐ)應用;拓寬了㊙️知識(shí)面,感受到了計算(suan)機控制系✔️統在流(liu)量測量領♋域中的(de)實際應用。同時，基(jī)于計算機的金🏃♂️屬(shǔ)管浮子流量計檢(jian)定實驗系統的建(jian)成，爲自動化專業(ye)以及🐉從事流量測(cè)量方面的研究人(rén)員提供了一個良(liang)好的實驗平台。
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