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硫酸流量计的量程自动转换及标尺变换技术

作者:本站 来源:本站 日期:2018-01-03 11:30:17 人气:0

硫酸流量计的量程自动转换及标尺变换技术

   智能仪表常需对外界各种信号停止丈量。其办法普通为:先由传感器把外界信号转换成相应的模仿电信号,然后用模数转换器把其转变为数字信号,再由单片机停止处置。此时应对数据停止一定的转换处置,如根本的标度变换和漂移、增益误差的自动校准及量程切换(当丈量范围较大)等∞.31,46,47.48】。智能化转换器的噪声处置才能强,在很大范围内丈量线性度好。因而,量程转换无须运用硬件电路。

   一、量程自动转换

   假如传感器和显现器的分辨率一定,而仪表的丈量范围很宽时,为了进步丈量的精度,智能化丈量控制仪表应能有自动转换量程的功用。由于实践被铡信号需经放大器放大后再停止模数转换,假如用同一增益的放大器去放大,则必然使低电平信号丈量精度降低。设如用lOmV及1v两种量程丈量小于10mV的同一被测信号,且其放大器的放大倍数都为lO倍,此时若放大器输出误差为0.5InV, 那么对lOmV档的输入误差为5%,而对1V档的误差仅0.05%。因而,为了保证信号丈量精度,请求放大器能自动转换增益,当小信号时,增益自动变大,而大信号时,增益自动减少。量程自动转换还能避免数据溢出、电路过载,保证系统工作在最佳电平区域。以前的模仿仪表多采用机械开关人工自动选择量程,这样运用很不便当,也容易出错。目前的数字仪表多采用量程自动转换。在丈量时, 先把量程开关置于最大处,丈量结果如太小,则自动把量程开关降低一档,再丈量,直到测出值适中或量程开关处于最小为止。在停止量程转换时,并不请求非常准确的读数,只需丈量出输入量的大致范围。量程转换倍率普通为10的倍数, 但为了便于同微机接口,进步仪器的精度,自动量程转换可采用2的倍数,其中常用的为4的倍数。由于仪器中常用二进制浮点数运算,运用倍率1,在改动阶码时,只需将阶码加2或减2,即可完成所需乘4或除4的运算。同时,如倍率获得太大,在同一量程内,小信号的有效数字将太小,会降低仪表的分辨率和精度。

硫酸流量计的量程自动转换及标尺变换技术

   二、标尺变换技术

   智能化丈量控制仪表在读入被测模仿信号并转换成数字量后,常常要转换成操作人员所熟习的工作量。这是由于被测对象的各种数据的量纲与A/D转换的输入值是不一样的。例如,温度的单位是oc,压力的单位为只,流量的单位为所3/i, 等,而经系统前置处置后所得的信号值仅对应于被测值的大小,故必需把其转换成带有量纲的数值后才干停止运算、显现和打印输出等处置,为此需对被测值停止标度变换。

   l、线性变换

   线性变换是最常用的标度变换办法,其前提请求参数值与模数转换结果之间关系是线性的。变换公式为: Y=(1意一】幺)(x一Ⅳ曲)/(Ⅳ。一Ⅳm)+J麓(2-1) 其中,y表示被丈量变换后的值,】,雠表示被测档量程最大值,l么表示被测档量程最小值,Ⅳ一表示J幺对应的模数转换后的输入值,Ⅳ。表示‰对应的模数转换后的输入值,x表示丈量值y对应的模数转换值。对一个实践系统,,r眦、,幺、Ⅳ一、^r曲普通都为己知的,故上式能够变换成如下方式: Y=SCl·X+SCo (2-2) 式中$Cl和SCo为多项式系数,$Co取决于零点值,SCl为扩展因子。

   2、公式转换法当传感器测出的数据与实践参数不是线性关系,而是由传感器和丈量办法决议的某一解析函数关系,此时标度变换可由公式变换法取得。例如当用差压变送器测流量信号时,由于压差与流量的平方成正比,即其流量】,与经过模数转换后的丈量输入值X成平方根关系。这时可采用如下公式计算:k(k一‰).1/嚣+‰ (2.3) 式中的各项含义同上,在实践运用时,与前面一样,能够变换为如下计算式: Y=sc2×√。r—scj+SCo(2-4)

   3、多项式变换

    当传感器测得的数据与实践参数成非线性,且无法用一简单的式子来表示, 或其解析式复杂而难以满足实时处置请求时,应采用多项式法停止非线性标度变换。此时应先肯定多项式的阶数N,然后选取N+1个丈量点,并测出其实践参数值】】=与传感器输出值Xj(i=班N),再运用插值多项式计算求出变换值。这种标度变换是最简单、最适用的一种非线性变换办法,适用于许多应用场所。在实践运用时,还可依据需求采用二次变换,即第一次采用线性变换,其系数sc,、SCo可恣意修正,以改良传感器或其电路的偏向,由于即便对两个同型号的传感器来说, 它们的转换特性也可能不完整一样,故需先修正SCl、SCo来补偿传感器的差别, 然后再停止非线性标度变换。由以上剖析可知,各种标度变换办法都有其特定的顺应条件,在满足精度的条件下应选择简单的变换办法。在本项目中,流量计采样得到的数据与实践数据具有近似的线性关系,并且我们还经过非线性补偿来满足线性变换的条件,因而能够采用线性变换来完成标度的变换。

    2.3系统总体构造设计

    经过对智能硫酸流量计检测仪表关键技术的剖析、研讨和比拟,并综合国内外电磁流量检测仪表产品智能化、继承化、开放化的开展趋向,我们提出了集转换器、计算仪、RS485规范总线于一体的智能硫酸流量计。其总体构造如图2.8: 电==爿兰曼兰至l 篇幅磊翮I..........................._J 磁器辟MCU 仁回流量传感器仁阿磊冲=一。d 485总线接口图2.8系统总体构造

    系统主要由电磁流量传感器和转换器组成,转换器又包括流量转换单元和流量积算、控制单元。其中流量转换单元包括信号转换模块、A/D转换模块、励磁电流发作模块;流量积算、控制单元包括RS-485通讯接口、键盘控制模块、液晶显现模块和数据存储模块。各单元功用如下:

   I、电磁流量传感器:根据线性关系将导管内被测流体的流量信号转换成相应的电压信号。

   2、信号转换模块:将传感器所输出的小电压信号停止放大,并滤除掉与被测信号无关的干扰信号使信号纯化,为A/D转换器提供放大的模仿量。

  3、A/D模块:将模仿量转换成数字量提供应单片机停止处置。

  4、励磁模块:为变送器提供励磁电流。

  5、RS-485通讯模块:为仪表提供RS-485规范总线通讯接口。

  6、键盘控制模块:完成仪表的参数设置和控制。

  7、液晶显现模块:完成仪表的瞬时流量、累计流量等实时显现。

  8、数据存储模块:寄存流量积算后的累计流量数据以及系统正常工作所必需设置的各项参数。

  2.4本章小结

   本章经过对硫酸流量计系统的剖析、比拟和论证,肯定了系统开发所采用的计划,并对系统的总体构造停止了设计。为后面硫酸流量计系统设计工作的展开奠定了根底。



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