摘要:基于(yú)水流量标準(zhǔn)裝置計算機(jī)控制系統，研(yán)究開發金屬(shu)管浮子流量(liang)計 的性能測(ce)試與檢定實(shi)驗。硬件采用(yòng)數字量采集(jí)卡7505、脈沖♊量👉采(cǎi)集卡7606,對流量(liang)标準裝置.上(shàng)各種信号進(jìn)行控制，并實(shí)時采集測🈲試(shì)、檢🈲定數據。通(tong)過軟件編程(cheng)，對測試、檢定(dìng)結果進行數(shu)據處理、曲線(xian)拟合。實驗表(biao)明，實驗者運(yun)用所學流😄體(ti)力學、檢測技(ji)術、誤🔞差理論(lun)等😘方面的知(zhī)識，對金屬管(guǎn)浮⛷️子流量計(jì)進行性能測(ce)試、檢定、誤差(chà)計算;并通過(guo)實驗掌握三(sān)次曲線拟合(he)在浮子流量(liàng)計非線性特(te)性處理上的(de)應用。
流量的(de)正确測量與(yu)國民經濟、國(guo)防建設、科學(xue)研究等諸🚩多(duō)領域有着密(mì)切關系,對保(bǎo)證産品質量(liàng)、提高生産🔴效(xiao)率❤️、促進科學(xue)技術的發展(zhǎn)起着非常重(zhong)要的👉作用。随(suí)着經濟的快(kuai)速發展,對完(wan)成流量測量(liang)的流量計提(ti)出了更高的(de)要求。因此,本(běn)實驗室研究(jiū)開發了基于(yu)計算機的金(jin)屬管🙇‍♀️浮子流(liú)量計檢定實(shi)驗系統,實現(xiàn)了對☎️金屬管(guan)浮子流量計(jì)的性能測試(shì)🌈和檢定,達到(dao)了金屬管浮(fú)子流量計在(zai)實際應用中(zhong)的正确定位(wei)的目的。
1計算(suàn)機控制系統(tong)的構成
　　水流(liu)量标準裝置(zhì)計算機控制(zhì)系統舊由計(jì)算機、高位水(shuǐ)塔、流量實驗(yan)裝置、被檢表(biao)(金屬管浮子(zi)流量計)等組(zǔ)成。水流量标(biāo)準裝置🎯計算(suan)機控制系統(tong)結構圖✌️如圖(tú)1所示。
 
通觀整(zhěng)個控制系統(tong),得知:
　　計算機(jī)通過數字量(liang)采集卡7505完成(cheng)電磁閥的開(kai)/關信㊙️号、換向(xiang)器的開/關信(xin)号及底閥的(de)開/關信号控(kong)制，标準表的(de)脈沖信号通(tōng)過7606采集卡采(cǎi)人計算，電子(zi)秤讀數信号(hào)通過RS232串行通(tōng)訊接口與計(ji)算機進行通(tong)訊。3]通過軟件(jiàn)編🔞程,[45]對檢定(ding)測試結果進(jìn)行數據🚶‍♀️處理(li)、線性拟合等(deng)。
　　高位水塔起(qi)穩定水頭作(zuò)用,保證整個(ge)實驗過程的(de)流量穩定。标(biao)準表和被檢(jian)表串聯在實(shí)驗管路中,根(gēn)據流體流動(dong)連續性🧡原理(li)，在定常流動(dòng)下,流過它們(men)的流量是相(xiàng)等的。經标準(zhǔn)砝碼調校電(dian)子秤可使其(qi)精度比标準(zhǔn)表精度高出(chu)3倍,因此用稱(chēng)重法檢定标(biāo)準表,然後再(zai)用标準表檢(jiǎn)定被校表。用(yong)稱重法檢定(ding)儀表朔源性(xing)好,但工作效(xiào)率低,故-一般(bān)實驗用标準(zhǔn)🏃‍♀️表進行,并🥵定(ding)期對标準表(biǎo)進行檢定。
2水(shui)流量标準裝(zhuang)置
　　實驗裝置(zhi)結構圖如圖(tú)2所示:
 
　　工作過(guo)程:用水泵将(jiang)水池中的水(shui)打入水塔,在(zài)整個實驗過(guò)程🈚中使水塔(tǎ)處于溢流狀(zhuàng)态，以保證系(xi)統的壓頭不(bú)變。待水流穩(wěn)定後,打開截(jié)止閥,水通過(guo)标準表、上遊(yóu)直管段、被檢(jian)流量計、下🛀🏻遊(yóu)直管🐅段、夾表(biǎo)器、調節閥、換(huan)向✌️器,流出實(shi)🏃🏻驗管路。
3金屬(shǔ)管浮子流量(liang)計檢定實驗(yan)研究
　　浮子流(liu)量傳感器又(yòu)稱轉子流量(liàng)傳感器。本實(shi)驗室🈚用到的(de)被檢💘定浮子(zǐ)流量計是金(jin)屬管浮子流(liú)量計👄,而金屬(shu)管浮子流量(liang)♌計的檢定實(shi)驗是流量檢(jian)測技術實驗(yan)的重點🔞，也是(shì)本控制系統(tong)設計的重點(diǎn)。
　　金屬管浮子(zǐ)流量計引入(ru)計算機技術(shù)取代凸輪機(jī)械結構🍓進行(hang)流量計算,将(jiāng)流量信号通(tōng)過傳感器、轉(zhuan)換器由數❗字(zi)液晶顯示出(chū)來，并通過鍵(jiàn)盤置人密度(du)、溫度、壓力等(děng)工‼️況參數,具(jù)有智能化、高(gāo)👄精度、使用方(fāng)便、工作可靠(kào)等特點。
　　流量(liàng)傳感器是将(jiāng)非電量的流(liu)量信号轉化(hua)爲電量信号(hao)的感應裝置(zhi),金屬管轉子(zi)流量計輸出(chu)的則是電壓(ya)信号。由于其(qí)流量-電🍉壓特(tè)性有較強的(de)非線性,常用(yong)最小二乘法(fa)對其進行三(san)次曲線拟合(hé)。
3.1實驗原理
　　金(jin)屬管浮子流(liú)量計管體由(yóu)錐管和浮子(zǐ)組成,當流🆚體(tǐ)自下🔅而上流(liú)人錐管時,被(bei)浮子節流,當(dang)流體作用在(zai)浮子的動壓(yā)⁉️力、浮子在🔞流(liu)體中的浮力(lì)、浮子的重🍓力(li)達到🌈平衡時(shí)🌈，浮子就平穩(wěn)地浮在錐管(guǎn)内某-位置上(shàng)。浮子在錐管(guǎn)中的位置與(yu)流體流經錐(zhuī)管流量的❄️大(dà)小一對應。其(qí)浮子位置高(gao)度是由角位(wèi)移傳感器檢(jian)測并轉換📱成(cheng)電壓信号。因(yīn)此,某一個流(liú)量點Q對應一(yi)個電壓值,實(shi)驗✔️要求在各(ge)流量點✉️下正(zhèng)反行程各進(jìn)👣行3次實驗,将(jiang)其平均值作(zuò)爲輸出電壓(yā)V。用實驗數據(ju)拟合出Q~Vo的關(guān)系式，再次進(jìn)流量檢定實(shi)驗,以驗證拟(nǐ)合公式的拟(ni)合精度。
3.2金屬(shu)管浮子流量(liàng)計性能測試(shi)
　　在浮子流量(liàng)計的流量範(fàn)圍内選擇6~7個(gè)流量點(最好(hao)是均勻分布(bù)的,且由标準(zhun)渦輪流量計(ji)讀取),調節閥(fa)廣]達到所💁要(yao)求的流量值(zhí)點Q(瞬時流量(liàng)m'/h),測出與流量(liang)點Q對應的浮(fú)子輸出電壓(ya)V(從浮❗子的液(ye)晶顯示上讀(dú)得)。
從小流量(liàng)向大流量測(ce)量稱正行程(cheng),反之稱反行(háng)程。正反行程(cheng)各3次,當測量(liang)數據全部測(cè)量完成時,計(ji)算機自動将(jiāng)各流量點的(de)電壓平均值(zhí)V計算出來。
3.3拟(nǐ)合曲線Q~V0
　　根據(ju)圖3檢定測試(shi)的數據，在圖(tu)3窗口按[報台(tai)計算機👈自💘動(dòng)完❄️成用🏒最小(xiao)二乘法拟合(hé)3次曲線91(實質(zhi)爲:若拟合n次(ci)曲線,則n+1個待(dài)定系數,需解(jiě)n+1元一次線性(xing)方程組,此程(cheng)序用高斯消(xiāo)去法求解),求(qiú)得浮子電壓(yā)一流量特性(xìng)曲線如圖4,并(bìng)得出拟合公(gōng)式。
 
3.4金屬管浮(fu)子流量計的(de)檢定
　　再次選(xuǎn)定5~6個流量點(diǎn)進行測試,将(jiāng)這些點的浮(fú)子流量計的(de)輸出電壓代(dài)人拟合公式(shi),計算出通過(guò)浮子的流量(liang)。金屬管💔浮子(zi)流量💚計的檢(jiǎn)定計算結果(guo)如圖💃🏻5所示。在(zài)圖5中，渦輪流(liú)量是指标準(zhǔn)表流量，拟合(he)曲線流量指(zhi)将浮子電壓(ya)帶人3次拟合(hé)曲線公式後(hòu)計算💞得到的(de)浮子流量計(jì)的流♊量。
　　将浮(fu)子流量計的(de)流量Q與标準(zhun)表測得的流(liú)量Qo帶人計算(suan)😄滿🧡度👌誤差[10公(gōng)式(2),進而求得(dé)對應的滿度(du)誤差E,并找出(chū)最大滿度誤(wù)差Emax。
 
4結語
　　随着(zhe)計算機技術(shù)的飛速發展(zhan),高等教育的(de)深化改革👌,教(jiao)學質量🌈的不(bu)斷提高,原有(you)的實驗設備(bei)就顯得♋落後(hou)🍉了。在原有💚的(de)高位水🔞塔的(de)基礎上,對實(shí)驗設備🈲進行(háng)了改造和擴(kuò)建。除了保留(liú)稱重顯示儀(yi)以獲取電子(zǐ)秤的讀數,其(qí)餘工作如定(dìng)時、控制換向(xiàng)器動作💞、控制(zhì)底閥開關、脈(mo)沖計數等都(dōu)由計算機完(wan)成。實驗📞中做(zuo)到實時控☎️制(zhì)、實時采集數(shù)據,并及時對(duì)數❓據進行相(xiang)應的🏃計算、處(chù)理。用一台計(jì)算機取代了(le)原來繁🍉多🔱的(de)儀器儀表,這(zhe)使得系統的(de)整體結構🤟趨(qu)于簡單,自動(dong)化程度更高(gāo),實驗手段更(gèng)加先進,激發(fā)了學生的學(xué)習興趣。學生(sheng)通過實❤️驗過(guo)程，不僅對這(zhè)門]課加㊙️深了(le)理解,而且對(duì)本專業💋其他(ta)課加以應用(yòng);拓寬了知識(shi)面,感受到了(le)計算機控制(zhì)❤️系統在流量(liàng)測量領域中(zhong)的實際應用(yong)。同時，基于計(ji)算機的🙇‍♀️金💃🏻屬(shu)管浮子流量(liang)計檢定實🐅驗(yan)系統的建成(chéng)，爲自動化專(zhuān)業以及從事(shì)流量測量方(fāng)面的研究人(rén)員提供了一(yi)個良好的實(shi)驗平台。

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