摘要:介紹了(le)一種渦輪式氣體(tǐ)流量計 的溫度.壓(yā)力補償方法，該方(fāng)法采用MS5535B傳感器測(ce)量被測氣體的溫(wēn)度和壓力，采用軟(ruan)件方法進行補償(cháng)。
0引言.
　　氣體的流量(liang)通常用體積流量(liàng)來表示，體積流量(liang)是🌈指🧑🏾‍🤝‍🧑🏼單位時間内(nei)通過管路任一截(jie)面的氣體體積。但(dàn)是由于氣體分💃🏻子(zi)排列松散，随着溫(wēn)度或壓力的變化(huà)，分子間距會🌈發生(sheng)變化，體積也會發(fā)生相應的變化。體(ti)積與壓力成反🙇‍♀️比(bǐ)，與溫度成正比，在(zài)🙇‍♀️溫度和壓😄力變化(huà)的情況下，無法計(ji)量和比較氣體的(de)體積流🙇🏻量，需要将(jiāng)其統--轉換爲标準(zhǔn)狀态下的體積流(liú)量。工程上氣體流(liu)量--般都以标準狀(zhuang)态下的體積流量(liàng)來表示。因此，需要(yào)對工作狀态下測(cè)得的💚氣體流量進(jin)行溫度、壓🏃🏻力補償(cháng)。
1渦輪式氣體流量(liàng)計的溫度、壓力補(bu)償方法
　　渦輪式氣(qì)體流量計直接測(ce)量的是工作狀态(tai)下氣體的㊙️體積流(liú)量，标準狀态下氣(qì)體的體積流量爲(wei):
 
　　式中qvn、qv-分别爲标準(zhǔn)狀态和工作狀态(tài)下的體積流量，m³/h;p、T、Z-分(fen)别爲工.作狀态下(xia)絕對壓力(Pa)，熱力學(xué)溫度(K)和氣體壓縮(suō)系數;pn、Tn、Zn一分别爲标(biao)準狀态下絕對壓(ya)力(Pa)，熱力學溫度(K)和(hé)氣體壓縮系數🥵。
　　由(yóu)于被測氣體所處(chù)狀态壓力較低，且(qiě)溫度大大高于臨(lín)界溫度，因此可以(yi)按理想氣體計，這(zhè)時氣體壓縮系數(shù)取爲1甲。将測量得(dé)到的工作狀态下(xià)的溫度和壓力數(shu)值帶入(1)式，即可得(de)到🔞補償後🐇的氣體(ti)流量數值。
2溫度、壓(ya)力測量用傳感器(qì)
　　工作狀态下的溫(wen)度、壓力數值可采(cai)用型号爲MS5535B的集成(chéng)壓力傳感器來進(jin)行測量。MS5535B的主要功(gong)能是将從壓☔阻式(shi)壓力傳感器輸出(chu)的未經補償模拟(ni)電壓值轉換爲16位(wèi)的數字量,同時提(tí)供-一個傳感器溫(wen)度的16位數字量。該(gai)芯片具有如下特(te)點:
1)0一14bar的絕對壓力(lì)範圍
2)芯片中存有(you)用于軟件補償的(de)6個系數
3)15位的ADC
4)3線串(chuàn)行接口
5)1個系統時(shí)鍾(32.768kHz)
6)低電壓低能量(liàng)消耗
7)供電電壓在(zai)2.2V~3.6V
8)低電壓電流
9)-40~+125℃工作(zuo)溫度
　　MS5535B有8個引腳，引(yǐn)腳定義和功能如(ru)表1所示。
 
3溫度、壓力(li)測量傳感器與單(dān)片機的接口電路(lù)設計
　　MS5535B與單片機MSP430F147的(de)通信是通過3線同(tóng)步的串行接口實(shi)現的。圖1爲壓力🈲傳(chuán)感器MS5535B和單片機MSP4320F147的(de)硬件連接圖。單片(pian)✨機MSP430F147的P2.1引腳輸出同(tóng)步串行時鍾信号(hao)，P2.4引腳采樣由MS5535B輸出(chū)的數據，P2.2引腳輸出(chu)數✌️據給MS5535B,P2.0引腳向MS5535B輸(shū)出32.768kHZ的主時鍾信号(hao)。
 
4軟件設計
　　MS5535B輸出的(de)電壓與溫度和測(cè)量過程的誤差有(yǒu)很大關系，所以需(xū)要補償這些影響(xiǎng)。補償是通過單片(piàn)機MSP430F147軟件補償來實(shi)現🐕的。補償用的校(xiào)準數據Wordl到Word4存儲在(zài)MS5535B的64位PROM中，可通過單(dān)片機MSP430F147的軟件讀出(chu)用于對16位的壓力(lì)值(D1)和16位溫♌度值(D2)進(jin)行補償，得到用于(yú)渦輪式氣體流量(liang)計溫度、壓㊙️力補償(chang)的壓力值和溫度(du)值。圖2描述了讀取(qu)壓力值、溫度值和(hé)軟件補🐅償執行的(de)過程。首先，通過串(chuan)行接口讀出wordl到word4。下(xià)🔅一一步,用🤟位方式(shì)邏輯和移位操作(zuo)取出補償🈲系數Cl到(dao)C6(wordl到word4的位模式參考(kǎo)表2)。然後單片機📞MSP430F147通(tōng)過串行接口讀取(qu)16位的壓力值(D1)和16位(wei)溫度值(D2)。最後，通過(guò)D1、D2和C1到C6運用圖2所示(shi)的運算法則計算(suan)出補償後的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼壓力(li)值。
 
 
　　Wordl到Word4、D1和D2是通過3線(xiàn)同步串.行通信讀(dú)取的。MS5535B在SCLK的上升沿(yán)采樣♍一⭕位，并☀️且在(zài)上升沿發送一-位(wèi)，以此來實現信号(hao)轉換的同步。單片(pian)機MSP430F147在SCLK的下降沿采(cǎi)樣從MS5535B的DOUT引腳🔱輸出(chū)的數據，并且在SCLK的(de)👄下降沿将數據發(fa)送到MS5535B的DIN引腳，SCLK信号(hào)是由單片機MSP430F147産生(shēng)的。輸❓出數據的⭐選(xuǎn)擇通過向MS5535B的DIN(數據(ju)輸入)腳輸入相應(yīng)的指令來🆚實現。
 
　　如(rú)圖3所示，MS5535B和單片機(ji)MSP430F147的每--次通訊都是(shì)以單片機MSP430F147向MS5535B芯片(piàn)的♉DIN腳發送一-個指(zhi)令序列開始的。在(zài)每一-個指令序🏃🏻‍♂️列(lie)之前都有一一個(gè)開始序列(3個高電(diàn)平1),每一個指令👄序(xu)列之後都有一-個(ge)停止序列(3位低電(diàn)平0)。每一.條指令有(yǒu)四位組成，用于選(xuǎn)♉擇由M55535B的DOUT腳輸出的(de)是🤟壓力、溫度或👨‍❤️‍👨是(shi)校準數據。在輸出(chu)壓力和溫度時，在(zai)停止序列的最後(hou)--位時，MS5535B的DOUT腳會輸出(chu)-一個應答信号一(yī)低電平到高電平(píng)的轉🚩換，表示了☁️--次(cì)轉換的開始。應㊙️答(da)信号之後，單片👌機(jī)MSP430F147向MS5535B的SCLK腳輸人2個脈(mò)沖，然後再輸出低(di)電❤️平，保持MS5535B的SCLK腳爲(wèi)低，直到在MS5535B的DOUT腳出(chū)現由高到低的信(xin)号，表示轉換結束(shù)。單片機MSP430F147通過向MS5535B的(de)SCLK腳輸入另外的17脈(mò)沖讀出MS5535B的DOUT腳輸出(chū)的16位數字。
　　如果單(dan)片機MSP430F147和MS5535B失去同步(bù)性，可以用通過複(fu)位指令來重新啓(qi)動。在每--次轉換指(zhǐ)令之前先向MS5535B的DIN腳(jiǎo)發送複位指令，以(yǐ)防止由于電氣沖(chòng)突協議長久挂起(qi)。
5結論
　　氣體渦輪流(liu)量計采用MS5535B檢測工(gōng)作狀态下的氣體(tǐ)溫度和壓🌈力,用軟(ruǎn)件實現溫度和壓(yā)力自動補償。試驗(yan)證明實驗樣機實(shi)現🏃‍♂️了系統要求的(de)主要技術指标。

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