采用80C196KC的科氏力质量流量计

　　1　引言

　　现代工业生产中,质量流量的测量越来越重要。测量流体的质量流量可以用间接测量的方法,也可以用直接测量的方法。在直接式质量流量计中,有量热式质量流量计、双涡轮质量流量计、动量矩式和惯性力式质量流量计等。在动量矩式和惯性力式质量流量计中,发展最快的是科里奥利质量流量计。科氏力流量测量方法有着其它测量方法所无法比拟的优点,例如:(1)实现了真正的、高精度的直接流量测量,这正是许多工业应用迫切期待的;(2)可以测量范围广泛的介质如石油、化工介质、造纸、浆液等;

　　(3)无可动部件,管路内无障碍物,便于清洗;(4)多参数测量,在测量质量流量的同时,可同时获得体积流量、密度测量值;(5)对影响量及流速分布不敏感。以上优点使其成为目前研究最多、最有前途的直接式质量流量计。科氏力质量流量计在我国也有比较广泛的应用,但大多数依靠进口,而且价格昂贵,因此,研究和开发科氏力质量流量仪表具有直接的现实意义。

　　2　系统的整体结构及模拟部分

　　科氏力流量计是基于科里奥利力的原理:流体在以恒定的角速度运动的管道中流动时,会受到一个垂直于管道的力,而这个力的振幅取决于管道中的流体的Δm、其在系统中的速度以及其质量流量。科氏力流量计是用简谐振荡代替恒定的角速度,当介质流过两根平行测量管时,就产生反相振动,就像音叉一样。利用拾振器可以测量出测量管的振动情况,而测量管两侧的振动相位差就反映管道中流体的质量流量,精确测量出这个相位差就可以得到管道中流体的质量流量。

　　图2—1所示为本文所提出的利用80C196KC实现的系统整体结构框图,其中分为传感单元(partⅠ)、模拟部分单元(partⅡ)和数字部分单元(partⅢ)。传感单元以传感振动管为主体组成,其左、右拾振器向模拟单元输送振动信号,同时管壁上安置的温度传感器检测出管道和流体的温度,用于温度补偿。系统中构成振幅稳定性正反馈,驱动激励线圈用于产生工作原理所要求的测量管一阶固有频率下的自激振动。

　　图2—2所示为模拟部分单元的结构框图。模拟部分单元的功能是对传感器输出的信号进行预处理,即放大、滤波、比较并分离出数字信号(图2—2中的Sr,Sa,Sb)。模拟部分最重要的工作是要检测出反映质量流量大小的振动管两侧振动信号的相位差。相位差的测量有多种方法,本系统中采用了积分法,主要思想是将相位差信号转换成时间差信号,测量出这个时间差的大小,便可求得质量流量。具体的检测则由3个数字信号Sr,Sa,Sb的组合控制积分器的充、放电及复位,积分器输出的电压大小就代表了时间差(相位差),此电压经微机部分的A/D采集和处理,即可求得质量流量。模拟部分必须完成的其它工作还有:对振幅信号的检测和控制,并实现振动正反馈及功率驱动,对温度信号的检测,完成与微机处理部分的接口功能等等。