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新式科里奥利质量流量计的软件规划

时间:2021-11-25 15:02:27 来源:九州体育滚球

  本文详细论述了丈量流体流速、密度、流量的一种新式科里奥利质量流量计软件部分的规划与完结。并对关键技能(密度、流量公式)及难点(浮点数至ECD码的转化)做了详细阐明。

  科里奥利质量流量计,是一种使用流体渡过振荡的管道时所遭到的得里奥利力与流体质量成正比的原理制成的直接式高精度自动化外表。它广泛应用于进程工业领域中,如油品、化工、医药,食物等介质的丈量,得里奥利质量流量计和其它计量产品比较有三个长处:(a)不需求压力的批改;(b)集丈量流量、温度、密度于一体;(c)内部无可动部件,所以即便介质的光滑功用差,读数也不受影响。为了进步科里奥利质量流量计的丈量精度,咱们使用PLD器材开发了新一代U形双管式科式质量流量计,

  对由检测管所取得的两路信号以及温度信号选用计数办法进行处理。这种办法完结的体系与同类产品比较具有体积小、功耗低、功用强、精度高、适应性强等特色,本文首要介绍了这种新式科氏质量流量计的体系结构,软硬件的完结及关键技能和难点。

  典型的CMF的传感器的首要部分是流量管,驱动线圈探测器和丈量温度的热敏电阻。其间流量管有U型,直管型等形状。咱们选用了U型双管式。流量管以固有频率振荡,当流体经过固有频率振荡的传感器时,就发生了科氏力。坐落流量管的进流侧和出流侧的两个检测器,可检测出两路频率相同,但有相位差的振荡信号。其相位差同瞬时流量成正比。当流量增大时,两个检测器的信号时刻差(等效于相位差)就增大。振荡信号周期与流体密度密切相关,流体密度愈大,振荡周期愈大。因而经过对这两路信号的相位差及周期进行处理,能够得到流体的流速及密度。整个使用PLD技能的科理奥利质量流量计体系结构如图1所示。

  原始的相位差、周期、温度等信号需求经过数字化后才可进跋涉一步处理。由检测管发生的两路有相位差的正弦信号经过模仿部分的处理生成两路同周期、有相位差的方波信号,连同温度传感器发生的温度信号送至数据采集单元。在这儿,它们被数字化采样,然后进行帧编码再存储于FIFO中。

  单片机担任对数据进行处理,而PLD模块担任整个体系的同步和各种操控信号的发生。体系丈量流量的一起,经过丈量振荡管的固有频率,核算出管道内活动介质的密度,并显现。体系选用字符点阵LCD显现器,用于显现瞬时流量、介质密度、时刻、介质温度等参数。当体系意外掉电时,使用看门狗及时告诉单片机,敏捷保存体系参数至EEPROM中,以便于下次启动时本来所测历史数据能够被充分使用。体系能够与主机进行串行异步通讯,随时将数据传输给PC主机。

  体系的软件规划选用模块化结构,由主程序、子程序(含中止服务程序)组成。这儿仅给出软件流程图,如图2所示。

  其间,体系初始化完结关中止,设置串行通讯波特率,液晶显现屏清零,并显现必要的提示用户的字符(如LIULIANG,US等)。针对用户的需求,功用按键往往不止一个,这样,需扩展中止源,在按键中服务程序中,首要判别详细是哪个按键引起的中止,然后进入相应的服务程序。在FIFO中止服务程序中,首要将FIFO中的帧数据取出,然后存储于相应的RAM地址单元。当程序从FIFO中止服务程序中回来后,对帧解码后的数据进行处理,首要包含依照密度公式和流速公式,由相位、周期、温度数据求出流体的密度,和在必定时刻段流体的质量。与主机串行通讯部分,其间的通讯波特率,奇偶校验经过Kermite协议完结。传送给PC主机的数据有:体系时刻、瞬时流量、密度、温度等参数。在PC主机中,能够使用其强壮的硬件功用和杰出的人机界面,进行数据核算处理,并能够存入数据库,进行数据查询和报表打印,体系能够接纳主机发来的温度校对参数和其它指令。

  子程序首要完结辅佐的功用,有LCD显现子程序、二进制到BCD码、BCD到二进制转化子程序、整数平均值核算、浮点数核算、无符号数平均值核算等。

  ①科氏质量流量计的质量流量丈量和密度参数都与流量管的振荡有关,所以流量管的任何特性改动,例如因流体温度或环境温度改动而改动流量管资料的杨氏模量和发生零飘,都将影响丈量精度。当流体温度发生改动时,进流侧和出流侧的探测器输出的信号频率也发生改动。假如温度升高,将使流量管的振荡频率下降。把装在流量管上的热敏电阻丈量的温度输入到单片机中,来批改温度改动所形成的影响。

  详细来说,流量管的振荡频率,与管子形状、资料、端面束缚状况有关,一起还与管内介质的密度有关。前期国外的有关厂家选用最小二乘法进行线性拟合得到密度P与振荡周期T的数学关系式。

  ②别的,在数据显现部分运算中,因为体系精度的要求,数据显现要准确到小数点后三位,而浮点数式最终的核算结果是无法直接显现的,需求将它转化成十进制小数数据。经过三个过程将三字节浮点数转化成紧缩BCD码,首要将浮点数除掉符号后的数值部分经过接连的乘10或除10操作(浮点数运算),将浮点数转化到0~65535之间,然后将浮点数转化成双字节无符号数,最终将双字节无符号数转化成十进制数,转化后的三字节紧缩BCD码存放在单片机接连的地址存放单元中。乘10或除10的次数能够来确认小数点的方位。数据的正或负在转化开始时可便利的经过检测数符来确认,存放于位地址中。

  本仪器具有实时丈量流体流速、密度、流量的功用。在其数字部分中,使用了PLD器材,大大进步了体系的集成度,减小了体系硬件体积,下降了体系功耗,也便于仪器的调试以及今后功用的改善。因为集成度的进步,也大大增加了体系的可靠性。

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