基于计 算机的金属管浮子流量检  定  实验研究

基于水流量标准装置 计算机控制系 ，研究开发 金属管浮子流量计 的性能测试  与 检定实验  。硬件采用数字量采集卡 7505、脉冲量采集卡 7606， 流量 标准装置上各种信号进 行控制，并  实时采集  、 检定数据。通过软件编程，对测试   、检 定 结果 进行数据处 理、曲线拟 合。  实验表明，  实验者运用所学流体力学、检测技术 、误差理论等方面的知知识， 对金属管浮子流量计进  行性能 测试 、检 定、 误差计 算；并通过实验 掌握三次曲线拟合在浮子流量计非线性特性 处理上的 应用。

流量的精确 量与国民  、国防建 、科学研究等 多 域有着密切关系， 保  品 量、提高生 效率、促 科学技 的 展起着非常重要的作用。随着  的快速 展， 完成流量 量的流量 提出了更高的要求。因此，本  室研究开 了基于 算机的金属管浮子流量 计检 定  系 ，  了 金属管浮子流量 的性能  和 定，达到了金属管浮子流量 在   用中的准确定位的目的。

1.计算机系统的构成

水流量 准装置 算机控制系统，由 算机、高位水塔、流量  装置、被 表(金属管浮子流量 )等 成。水流量 准装置 算机控制系  构 如图1所示。

通 整个控制系 ，得知：

计算机通 数字量采集卡 7505 完成 磁 的开/关信号、 向器的开/关信号及底 的开/关信号控制， 准表的脉冲信号通  7606 采集卡采入 算 子秤 数信号通  RS232 串行通 接口与 算机 行通 。[3]通  件 程，[检定  结 果 进行数据处理、 线性拟 合等。

高位水塔起 定水 作用，保 整个   程的流量 定。 准表和被 表串 在  管路中，根据流体流   性原理，在定常流 下，流 它 的流量是相等的。  准砝  校 子秤可使其精度比 准表精度高出 3 倍，因此用称重法 定 准表，然后再用 准表 定被校表。用称重法 定 表朔源性好，但工作效率低，故一般  用 准表 行，并定期  准表 行 定。

水流量 准装置

装置 构 如  2 所示：

工作 程：用水 将水池中的水打入水塔，在整个   程中使水塔 于溢流状 ，以保 系 的  不 。待水流 定后，打开截止 ，水通  准表、上游直管段、被 流量 、下游直管段、 表器、   、 向器，流出  管路。

3 金属管浮子流量  定  研究

浮子流量 感器又称 子流量 感器。本  室用到的被 定浮子流量 是金属管浮子流量 ，而

金属管浮子流量 的 定  是流量  技   的重点，也是本控制系   的重点。

金属管浮子流量 引入 算机技 取代凸 机械 构 行流量 算，将流量信号通  感器、器由数字液晶 示出来，并通   置入密度、温度、 力等工况参数，具有智能化、高精度、使用方便、工作可靠等特点。

流量 感器是将非 量的流量信号 化  量信号的感 装置，金属管 子流量  出的 是  信号。[8]由于其流量-  特性有 的非 性，常用最小二乘法 其 行三次曲  合。

3.1   原理

金属管浮子流量 管体由 管和浮子 成，当流体自下而上流入 管 ，被浮子 流，当流体作用在浮子的  力、浮子在流体中的浮力、浮子的重力达到平衡 ，浮子就平 地浮在 管内某一位置上。浮子在 管中的位置与流体流  管流量的大小一一  。其浮子位置高度是由角位移 感器  并  成  信号。因此，某一个流量点 Q   一个  ，  要求在各流量点下正反行程各 行 3 次 ，将其平均 作 出   V0。用  数据 合出Q～V0 的关系式，再次 行流量 定  ，以   合公式的 合精度。

3.2 金属管浮子流量 性能  

在浮子流量 的流量范 内   6～7 个流量点(最好是均匀分布的，且由 准  流量  取)， 达到所要求的流量 点 Q(瞬 流量 m3/h)， 出与流量点 Q   的浮子 出   V(从浮子的液晶 示上 得)。

从小流量向大流量 量称正行程，反之称反行程。正反行程各 3 次，当 量数据全部 量完成 ， 算机自 将各流量点的  平均  V0  算出来。

3.3  合曲  Q～V0

根据  3  定  的数据，在  3 窗口按  算机自 完成用最小二乘法 合 3 次曲 [9]( ：若 合 n 次曲 ， n＋1 个待定系数，需解 n＋1元一次 性方程 ，此程序用高斯消去法求解)，求得浮子  —流量特性曲 如  4，并得出 合

公式。

3.4金属管浮子流量 的 定

再次 定 5～6 个流量点 行  ，将 些点的浮子流量 的 出  代入 合公式， 算出通 浮子的流量。金属管浮子流量 的 定 算 果如  5 所示。在  5 中，  流量是指 准表流量， 合曲 流量指将浮子   入 3 次 合曲 公式后 算得到的浮子流量 的流量。

将浮子流量 的流量 Q 与 准表 得的流量 Q0 入 算 度 差[10]公式(2)， 而求得  的 度 差 E，并找出最大 度 差 Emax。

4.结语

随着 算机技 的 速 展，高等教育的深化改革，教学 量的不断提高，原有的    就 得落后了。在原有的高位水塔的基 上，  进  行了改造和 建。除了保留称重 示 以 取 子秤的 数，其余工作如定 、控制 向器 作、控制底 开关、脉冲 数等都由 算机完成。  中做到控制、  采集数据，并及  数据 行相 的 算、 理。用一台 算机取代了原来繁多的 器 表， 使得系 的整体 构 于 ，自 化程度更高，  手段更加先 ，激 了学生的学  趣。学生通    程，不    加深了理解，而且本 其他 加以 用；拓 了知 面，感受到了 算机控制系 在流量 量 域中的   用。同 ，基于 算机的金属管浮子流量  定  系 的建成， 自 化 以及从事流量 量方面的研究人 提供了一个良好的  平台。