计算机数字处理技术在气体流量标准装置上的应用

　　计算机数字处理技术应用于气体流量标准装置, 使操作过程中的流量调整、各种数据的采集与分析实现自动化, 极大地提高了计量标准的准确性和重复性。同时,通过计算机数据处理生成报表, 还提高了工作效率, 避免了人为操作误差。

　　一、气体装置构成与工作过程(如图1所示)

　　气体装置主要由以下五部分构成:

　　1.各种不同计量管线与气动夹表器, 用于连接被检气体流量计(以下简称“被检表”)。

　　2.出口容器和滞止容器。滞止容器内有数只不同规格的临界流喷嘴并联, 计算机控制出口容器气动阀门选定不同的喷嘴组合, 以满足当前检定流量的要求。

　　3.水环真空设备组用于降低和保持出口容器的压力, 使喷嘴喉部气体流速达到临界流状态, 以满足检定的必要条件。

　　4.管线与滞止容器的温度和绝对压力变送器, 用于采集当前工况状态。

　　5.计算机检定控制系统由主控计算机、操作软件、数据采集控制柜构成, 完成检定过程控制、数据采集与处理。

　　气体装置是按照JJG620- 1994《临界流流量计》设计制造的。以干燥、清洁大气作为检定介质, 其工作过程:启动空气压缩机和水环真空设备, 操作者输入所需参数, 计算机根据所设流量大小自动打开相应的喷嘴气动阀门。在真空设备的作用下不断降低喷嘴出口压力, 当出口压力下降到一定数值后, 气体收缩等熵膨胀达到喷嘴喉部临界压力, 此时喷嘴喉部流速达到音速, 流动出现壅塞现象, 通过计量管线的质量流量保持恒定, 满足检定条件。计算机通过执行机构定时采集温度和压力等模拟信号和被检表数据, 计算出流过被检表的标准流量与被检表自身输出的流量值, 二者比较可得出被检表的流量系数、线性误差、重复性误差和不确定度。控制流程图如图2所示。

　　二、气体装置计算机控制部分(如图3所示)

　　计算机控制部分的构成如下:

　　1.工控计算机和操作系统: 工控计算机通过专用的接口实现与各个控制单元的通信, 在流量计检定操作系统界面上, 完成全过程的流量调节、检定过程控制。

　　2.脉冲计数与定时器单元: 采集被检表输出脉冲并累计; 定时单元精确控制检定时间。

　　3.高精度A/D转换单元: 用于测量输出模拟信号的被检表。

　　4.多路I/O控制单元: 控制真空泵的启动与停止和不同口径喷嘴的组合, 实现流量的自动调节。

　　5.多媒体部分: 由图像采集卡和摄像设备构成, 利用计算机的图像采集技术, 采集被检表显示流量。