具有温度补偿功能的超声波流量计设计

    0　引言

    目前我国榨油设备应用广泛,但对榨油设备的产油量的统计,却多数采用称重测量的方式。这是因为榨油用的原料存在品质、品种以及地区差异,而不同的原料需要的最佳压榨温度又各不相同,所以出油口的油温也时刻在变,温度的变化导致油料密度较大变化(例如大豆油在20℃的密度为0. 9207,在25℃的密度为0. 9174),如果采用流量计进行流量统计,存在较大误差,无法准确计算出榨油设备的产量。多数榨油设备采用的称重测量需专人进行控制,存在测量准确度低、产量统计难度大、使用不方便以及人力、物力浪费严重等缺点。针对目前榨油设备存在的产量统计难度较大的问题,提出了对超声波流量计进行温度补偿的流量测量方案。

    1　设计原理

    具有温度补偿功能的流量计对流量进行补偿的关键是补偿系数的确定。

    首先根据油料的密度/温度对照表(见表1),计算出各温度下的密度与标准密度(20℃时的密度)的比值;然后根据温度传感器测得温度确定具体的密度比,即补偿系数;最后将流量计测得的流量乘以此补偿系数即为补偿后的流量。

    工作流程为:微控制器通过流量采集模块和温度采集模块获取流量、温度信息,根据温度信息查表获得密度比,利用此密度比完成对流量的补偿运算,最后输出补偿后的流量信息。

    2　系统的硬件构成

    测量系统由流量信息采集模块、温度采集模块、实时时钟模块、键盘模块以及显示模块等组成。如图1所示。

    2. 1　微处理器模块

    微处理器选用STC89C52,该型单片机完全兼容MCS51系列单片机,内置8Kb的Flash存储器和512字节的数据存储空间。另外, STC89C52具有在系统可编程(ISP)特性,方便对系统进行后期维护和再开发。

    2. 2　流量信息采集处理模块

    考虑到油料的特殊性、测量的精度、测量的可靠性、安装的便捷性、设计的难度以及改造成本等因素,选用超声波流量计。

    超声波流量计具有许多优异的特点:

    (1)安装维修方便。超声波流量计较其他流量计安装方便,尤其对大口径的计量系统,这一优点更加突出,能节约大量的人力、物力。特别是夹装式超声波流量计,在安装和维护时不用在管道上打孔或切断流量,不需安装旁路管道阀门,使用更方便。

    (2)测量管径大。超声波流量计最大测量管径可达10m,这是其他流量计所不能比拟的。同时,超声波流量计的价格不受管径影响,而其他流量计管径越大,价格越高。

    (3)测量可靠性高。超声波流量计不管是外夹式安装还是湿式安装,基本上都不影响流场,无可动部件,无压力损失。同时,传感器以微处理器为中心,采用锁相环路或新型计时方法,解决了信号衰减、噪音干扰及电路故障影响,这样就使测量具有很高的可靠性。