專利名稱：一種微機流量演算儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量、質(zhì)量流量的測量，主要用來測量連續(xù)通過儀表的流體的流量或質(zhì)量流量。
水、油、蒸汽和天然氣等流體的流量是供需雙方計價的根據(jù)，因此人們迫切要求準(zhǔn)確計量，可是流體的流量又不是可直接感受測得的物理量，而是將傳感器受到的力、壓力、差壓、速度和溫度等物理量經(jīng)過變換和計算而得的，現(xiàn)在常見的各種智能流量儀都用單片機和傳感器構(gòu)成，以微機控制和計算而測得流量。問題是計算所用的參數(shù)與流體的狀態(tài)及傳感器的類型、構(gòu)造和材料有關(guān)，因此這些儀器必須針對各用戶的工況和所選用的傳感器進行設(shè)計，用戶在訂貨時必須把工況講清楚，當(dāng)工況有所變化時必須修正，當(dāng)變化范圍稍大時就修正不準(zhǔn)，有的儀器針對某一工況設(shè)計使用，不允許工況有較大變化，實際上工況隨時都在變化，因而這種儀器很難測準(zhǔn)或校準(zhǔn)。必須設(shè)定的參數(shù)甚至還需在工況下測量、查資料和計算才能得到，使用這些儀器較為麻煩。
本發(fā)明的目的是公開一種操作簡便而且在多種工況下(廣闊的溫度、壓力范圍內(nèi))都能準(zhǔn)確測量計算出流體流量的儀表。技術(shù)方案為一種微機流量演算儀，包括微機硬件和軟件，其特征在于軟件中除主程序和多個子程序外還有一個寄存在(單片機)片外ROM中載有多種氣體在不同狀態(tài)的參數(shù)——密度、動力粘度、等熵指數(shù)和其它必備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。
流量演算儀的硬件是單片機及其外設(shè)，如

圖1所示單片機的數(shù)據(jù)口通過鍵顯示接口接至LED顯示及矩陣按鍵；I/O口接多路模擬開關(guān)并通過驅(qū)動電路接到打印機接口，發(fā)光管、揚聲器和打印機電源繼電器，多路模擬開關(guān)接計數(shù)器、頻率信號傳感器，又通過數(shù)模轉(zhuǎn)換、多路模擬開關(guān)接到模擬信號傳感器；地址口接計數(shù)器及鍵顯示接口。當(dāng)該儀器作為集中控制網(wǎng)的一個點時，其通訊口接到上位機。
其軟件有圖2所示的主程序、各個解釋子程序、計算子程序和數(shù)據(jù)庫。
使用本發(fā)明產(chǎn)品時，首先用鍵盤鍵入表征第幾路管線、流體名稱、節(jié)流件型式(傳感器)、信號種類及量程的代號以及流量上限、差壓上限及與傳感器的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)相關(guān)的數(shù)據(jù)及開機時間、打印間隔時間等。開始運行后根據(jù)鍵入量選通某路信號，使其經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換(或直接)送至計數(shù)器被單片機讀取。經(jīng)解釋程序進行時間控制及電壓、波動的處理(考慮對采樣量的影響)，然后計算(包括詢訪數(shù)據(jù)庫)出依賴于溫度、壓力的系數(shù)，然后計算出瞬時流量及累積流量，按要求顯示、打印，必要時報警。
由于本發(fā)明具有較大溫度、壓力范圍內(nèi)的多種氣體的參數(shù)，子程序中又有多種傳感器所適應(yīng)的公式，因此可使用各種傳感器只要在數(shù)據(jù)庫復(fù)蓋的范圍內(nèi)都能準(zhǔn)確的測算出流體的流量。因為在這一范圍內(nèi)都可認為是設(shè)計工況，而無需進行實際工況和設(shè)計工況差異的校正，避免了因校正而引入的誤差。訂貨時不需用戶向供方提出，待測流體種類，工作狀況，傳感器的種類型號等，使用時也不必在現(xiàn)場測量后再查表向儀器輸入?yún)?shù)，在安裝時只需輸入一些表征流體種類，使用傳感器種類和材質(zhì)，流量范圍，溫壓范圍，傳感量程等代號，至多再輸入一點液體的個別參數(shù)就可以了，購置和使用都很方便，測量很準(zhǔn)確。
下文將通過實施例并參照附圖更詳細地加以說明。
圖面說明圖1是本發(fā)明的硬件框圖；圖2是本發(fā)明的軟件框圖。
實施例是一種可以同時測量1-4種液體、氣體或水蒸汽的質(zhì)量流量、體積流量和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量的智能儀表。其硬件如上文所述，圖1所示；其數(shù)據(jù)庫為壓縮數(shù)據(jù)庫，為了滿足測量液體、氣體，特別是天然氣和水蒸汽的需要，必須存入不同狀態(tài)下的大量參數(shù)，如對水蒸汽引用ASME(蒸汽表)而氣體性質(zhì)取自部標(biāo)SYL04-83(天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法)這些國際測量界公認的權(quán)威數(shù)據(jù)，在實用范圍內(nèi)就需要存十萬余條數(shù)據(jù)，單片機無法完成，必須對這些數(shù)據(jù)大量壓縮，以便寄存，壓縮的辦法是根據(jù)表載數(shù)據(jù)的曲線趨勢選取一些特殊點，使這些相鄰的點之間的線性內(nèi)插值與原表載值的誤差小于萬分之五。用這樣方法取得的飽和水蒸汽、過熱水蒸汽天然氣的參數(shù)以及30種氣體和天然氣的參數(shù)、節(jié)流元件材質(zhì)參數(shù)一千四百余條寄存于片外ROM中構(gòu)成本實施例的數(shù)據(jù)庫；前文所述圖2所示的軟件中瞬時流量計算程序含有適用于差壓式流量計的實用公式Q=KCEΣd2ΔP,]]>適應(yīng)于靶式流量計的實用公式q=KD2-d2dF]]>以及適應(yīng)于A類速度式流量計的體積流量qv＝f1/k公式的計算程序，并含有濕飽和水蒸汽的干度校正公式，對于差壓式(qm)s=qm[X+1.26(1-X)pl/ps]-1]]>，對于A類速度式(qm)a＝qx·pxpx=plx1.53+(1-x1.53)pl/ps]]>的計算程序以及濕氣體流量換算為干氣體流量的換算系數(shù)的公式Fps=1-ΦPsPl]]>的計算程序。軟件中與溫度壓力有關(guān)系數(shù)的計算程序包括計算上述公式中出現(xiàn)的各個系數(shù)的計算公式。式中所用符號都是該專業(yè)科技文獻中貫用的符號。
權(quán)利要求
1.一種微機流量演算儀，包括微機硬件和軟件，其特征在于軟件中除主程序和多個子程序外還有一個寄存在(單片機)片外ROM中載有多種氣體在不同狀態(tài)的參數(shù)——密度、動力粘度、等熵指數(shù)和其它必備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機流量演算儀，其特征在于數(shù)據(jù)庫是用兩點之間的線性內(nèi)插值與原表載誤差不超過萬分之五的要求選擇的特殊點的參數(shù)構(gòu)成的壓縮數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明是一種測量流體流量的智能儀表，由單片機及其硬件、軟件構(gòu)成，既適合單獨對某個管線中流量的測量，又可作為控制網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)點，具有一個很實用的數(shù)據(jù)庫，可以對處于不同的狀態(tài)下，使用不同傳感器的多種流體同時進行多道管路的測量。
文檔編號G01F1/56GK1161448SQ96122918
公開日1997年10月8日 申請日期1996年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月28日
發(fā)明者黃山 申請人:黃山