脉冲信号流量计仪表系数的两种实现方法

　　流量是工业生产过程检测控制中的一个重要参数，目前，用于流量测量的流量计型式多种多样，而脉冲信号输出的流量计的应用越来越广泛，本文就脉冲信号流量计检定/校准中，其仪表系数K的两种实现方法进行分析。

　　一、脉冲信号流量计仪表系数K的定义

　　流量计输出为脉冲信号时， 该脉冲信号的频率f与流过管道的体积流量qv成正比，其比例系数即为流量计的仪表系数K，即

　　在同一时间内，流量计发出的脉冲数N与流过管道的流体体积V成正比，其比例系数也为流量计的仪表系数K，即

　　在流量计的检定中，通常用流量计仪表系数K的误差来评价流量计的准确度等级。 我所研制了主动式体积管油流量标准装置，用来完成各式流量计的检定/校准工作。该装置的测量原理图如图1所示。

　　电机驱动油缸内活塞产生需要的平稳流量， 流经被检流量计后回到油箱，流过被检流量计的流体体积qv用活塞横截面积A乘以活塞移动距离l，l用光栅来测量。被检流量计的脉冲信号通过数据采集卡采集。

　　二、脉冲信号流量计仪表系数K的测定原理

　　相同时间t内，根据式(2)可得

　　式中：l———单位时间t内， 流体流过的距离;l1———光栅每个输出脉冲对应的距离;A———流体截面积;N2———光栅输出脉冲数;N1———流量计输出脉冲数。

　　K系数的测定转化为同一时间内流量计脉冲数和光栅脉冲数的测定。

　　另外，根据式(1)可得

　　式中：f1———流量计的输出频率;f2———光栅脉冲频率。

　　因此，K系数的测定又转化为流量计输出频率f1和光栅脉冲频率f2的测量。

　　三、仪表系数K的两种实现方法

　　1.软件实现测量

　　根据式(4)，如图2所示，定时脉冲上升沿触发流量计脉冲和光栅脉冲开始计数，下降沿触发二者停止计数。 该方法实现的系统环境为：带ISA插槽工控机，Windows98系统，Visual C++编程语言，中科院数据采集卡。 实现K系数测量时，根据流量计准确度给出预计流量计脉冲数，工控机发出开始测量信号， 同时读取流量计脉冲计数器和光栅脉冲计数器的读数，并且定时器清零，然后实时查询流量计脉冲计数器读数， 待该计数器值大于或等于预计流量计脉冲数时，停止计数，同时记录光栅脉冲计数器值和定时器值。 由实验得到，软件查询执行引起的误差可以忽略不计。 由于这种方法是在同一时间内，直接测量流量计和光栅脉冲数，每次测量有一个脉冲的误差，所以，测量准确度和所计脉冲个数有关，如果计1000个脉冲，测量的相对误差为0.1%， 记的脉冲个数越多， 测量的准确度越高，相对应的测量时间就越长。 显然，这种方法不能保证记录t时间内流量计脉冲和光栅脉冲的整数个脉冲。