钟罩式气体流量标准装置控制单元的研制

　　0　引言

　　钟罩式气体流量标准装置是检定气体流量计及流量量值传递的主要设备之一,已被许多气体流量计生产企业及计量检定部门采用。钟罩式气体流量标准装置主要用于容积式气体流量计、速度式气体流量计和气体转子流量计检定。从改造现有的钟罩装置入手,设计了由计算机和控制单元组成检定系统,给出了检定系统中控制单元的硬件电路和软件设计方法。

　　1　钟罩装置原理

　　钟罩式气体流量标准装置本身是一个恒压源并给出标准容积的装置[1],当钟罩下降时,钟罩内气体通过连接管路流经被检仪表,在钟罩下降同时通过光栅尺将钟罩下降的高度转变为脉冲信号,经硬件接口电路调理后传送给计算机,计算机经过补偿修正等运算处理,将其转换成气体标准体积或者体积流量。另外,标定后的钟罩装置设有挡板和光电传感器,钟罩两挡板之间的容积是固定的,挡板先后通过光电传感器所经历的时间可测得,也可得到排出气体的标准体积或体积流量。将所测值与被检仪表指示的体积或流量的比较,就可得到被检仪表的基本误差.

　　2　检定系统及传感器配置

　　根据检定要求,整个系统分控制单元和计算机两部分进行设计,控制器部分是采用C8051F350单片机为核心的硬件电路,监控所有被测量。计算机部分以Delphi编程为核心,对下位机发送来的数据进行处理,得出检定结果,最后通过SQLSERVER数据库系统保存检定数据。检定系统的结构如图1所示。钟罩的标准体积是通过测量钟罩的位移得到的,钟罩位移的自动测量是该标准装置的重要部分。光栅尺是高精度的位移测量元件,在精密仪器、坐标测量机、高精度精密加工、数控机床等领域得到了广泛的应用[2],将光栅尺用于钟罩装置,作为钟罩量筒的位移传感元件,能精确对应钟罩的体积量。

　　根据检定规程[3],应该严格控制钟罩装置的的温度,以保证钟罩内的气温和液槽内的液体温度之差符合规定要求,故设置了5个采温点,另增加温度湿度传感器,监视现场检定环境,控制单元监测的所有信号如下:

　　(1)钟罩, 5路温度包括罩顶温度、罩内上、中、下温度、液温;

　　(2)被检表(不同口径),表前温度、压力、差压、模拟流量计信号;

　　(3)环境,室温、湿度;

　　(4)脉冲信号,钟罩光栅尺、挡板、限位、脉冲式流量计信号。

　　3　硬件电路设计

　　控制器部分是整个系统的核心中枢,由单片机、通讯、阀门控制以及电压转换等硬件电路部分构成,受计算机控制,完成各项检定指令,并实现高精度计时和实时数据采集等功能。