超声气体流量计标定测试台的研制

如何提高超声气体流量计的稳定性和可靠性是生产商们关注的焦点。超声气体流量计标定测试台运用自动控制的方法,产生标定所需的标准环境和条件,保持标定气体压力和流量稳定,为大幅提升超声气体流量计的品质做了有力保证。

本文从超声气体流量计标定测试台的整体结构及工作原理出发,研究设计了标定测试台的系统构成方案。

在已有系统方案的基础上,设计了由主控电路、压力流量被控电路、通讯电路、滤波电路以及驱动电路组成的超声气体流量计标定测试台硬件电路,分析了各模块电路的器件选型和性能匹配,实现了从以MPU为核心的控制器到被控对象,从传感器到放大器和滤波器再返回到MPU进行A/D采样的电路设计和构建,最后由通讯电路将采集到的反应控制效果的数据发送至上位机。

在软件设计方面,本课题对标定测试台的控制算法进行了重点讨论,结合控制对象对模糊PID算法的隶属度函数、模糊控制规则以及解模糊过程作了具体分析,针对压力和流量的耦合问题,结合计算出的耦合程度和实际测试数据,设计出了合理的控制策略。

使用模糊PID算法实现气泵转速控制,同时通过PID算法控制步进电机转角调节阀门位置。联合控制气泵转速和阀门位置,实现不同气压和流量的控制要求。设计编写了上位机的监控界面和数据通讯程序。实现了各种所需压力和流量的自动调节,为标定提供了所需的参考标准气流。将未解耦和解耦后上位机接收到的压力和流量数据制图,由图表明解耦后的压力和流量控制更加稳定且排除相互干扰因素。最后对整个标定测试台进行实验检测,结果表明研制的超声气体流量计标定测试台能够实现对气体压力和流量的稳定控制,静态性能和动态性能指标均符合期望要求。