智能化瞬时流量油耗仪的研制

　　一、引言

　　随着国民经济的发展，原来采用重量法和容积法测量液体平均流量的方法，在有些场合已不能满足测试的需要，例如在研究车用内燃机非稳定的过渡工况特性时，需要知道燃油和空气混合比是如何变化，从而预测过渡工况的排放性能。在这种场合下需要测定燃油瞬时流量。在医药和化工部门，常遇到测量瞬时小流量场合，需要模拟量输出.

　　内燃机的动力性和经济性，一般均在台架上测定。对于移动式内燃机(如汽车、拖拉机、船舶等)的实际运行经济性，不仅与动力装置的设计有关，而且与运行状况(如道路、航线、载重率、驾驶方法等)有密切关系。需要测定吨百公里燃油耗量，要求仪器有累计功能.

　　内燃机可靠性的耐久试验，要定时测定燃油消耗率，以及整个耐久期内燃油消耗总量，也要求仪器有多种功能。

　　目前，涡轮式流量计由于具有瞬时和累计功能，得到了广泛应用，可以测量0. 05——1200001 /min的液体流量。在标定条件下，准确度可达士0.500，时间2 ——1 Oms.对中小功率内燃机来说，燃油流量很小，一般在10——3000m1/min,越出了涡轮流量计量程下限。又由于柴油的粘度受环境温度影响很明显，目前涡轮式流量计还未具有温度自动补偿修正的功能，难以满足内燃机燃油消耗率高精度测量地要求.研制和开发一种小流量瞬时流量计，不仅是内燃机制造业的需要，而且也可以应用到化工、医药部门小流量测量和控制场合。

　　二、XZ-3型智能化流量计的研制

　　1.小流里传感器工作原理

　　图1示出了流量传感器工作原理，转子具有多头螺旋槽，两端支承在三角架的宝石轴承上，它可以在套筒中转动，当流体沿轴向通过螺旋槽从一端流向另一端时，推动转子旋转，在套筒外侧的转速传感器感应出电脉冲，其脉冲频率f可表达为:

　　对于结构已定的传感器，K值是一个常数.式(1)可以改写为:

　　可见流量Q与计数频率f成正比，x值的物理意义为x = elf。既可理解为(ml/min/Hz)，也可理解为(ml/脉冲).粗看起来，似乎K值愈小，分辨率愈高。其实K值与传感器量程有密切关系。量程决定于传感器转了直径D和流通断面A的大小。表1列出了传感器系列各自量程范围。

　　螺旋角a一般在20^。—40⁰之间.a增大，K值减小，分辨率提高，但流通阻力要增大.N值一般在2 ^- 8之间。在确定N值时，要保证电脉冲断续分明，在这前提下，增加信号数有利分辨率和测量精度的提高。

　　2.传感器标定

　　最简单的标定方法为稳态标定方法，即采用类似油泵试验台测量油量的同步机构、同步启停秒表和档油板。秒表记下所经历的时间用电子天平测出流体重量用高精度液体比重计测定流体的比重按下式求得体积流量Q