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脉冲型流量传感器检定仪的设计和应用2003年8月(2)

在流量标准装置稳定性符合标准规程规定的情况下,流量脉冲信号周期可以认为是稳定的,所以用式(1)得到的脉冲内插数应该是有效的。

除了双时间法外,还可以用四时间法来确定脉冲内插数。四时间法测量4个时间t1~t4,如图2b所示,其脉冲插数为

N1=N+                   (2)

本文以双时间法为例设计脉冲型流量传感器检定仪。

2 检定仪的硬件设计

  脉冲型流量传感器检定仪的硬件原理框图如图3所示。

                图3  双时间法流量检定仪硬件原理框图

该检定仪不采用微处理机,工作可靠性好。控制信号可以用单刀双掷开关K1选择很窄的脉冲信号,也可以选择电平信号。当用电平信号控制时,又可以用开关K2选择高电平控制或低电平控制。

当控制信号为脉冲信号时(图3中第一种控制信号),开关K1选择脉冲控制,设初始态触发器TR1的Q端输出为低电平L(假设输出高电平H也没有关系), 端输出高电平H反馈到D端。开关K2选择高电平控制或低电平控制。

当控制信号为脉冲信号时(图3中第一种控制信号),开关K1选择脉冲控制,设初始态触发器TR1的Q端输出为低电平L(假设输出高电平H也没有关系), 端输出高电平H反馈到D端。开关K2选择高电平控制(如果初始态触发器TR1的Q端输出为高电平H时,K2可选择低电平控制),与非门B、C的输入端及触发器TR2的D端均为低电平,所以,B、C门关闭,触发器TR2的Q端输出在流量脉冲信号的作用下也必定为低电平,E门关闭。计数器和计时器T1与T2都在停止状态。用清零按钮可以使计数器和计时器回复到初始零态,显示全零。

当“开始计数”控制信号脉冲(第一个控制脉冲)到来时,由于TR1的D端为高电平H,所以,控制脉冲触发TR1使其Q端输出为高电平H,并立即打开与非门B和C使计数器和计时器T1开始计数和计时。此时与非门E尚未打开,但触发器TR2的D端已为高电平,在控制信号前沿后的第一个流量信号上升沿触发TR2,使其Q端输出高电平而打开与非门E,计时器T2也开始计时。

当“停止计数”控制信号脉冲(第二个控制脉冲)到来时,TR1再次被触发而使Q端输出低电平L,从而立即关闭与非门B和C,使计数器和计时器T1停止计数和计时。但与非门E并未立即关闭,而要到“停止计数”控制信号脉冲前沿后的第一个流量信号上升沿才能触发TR2而输出低电平L,关闭与非门E而使计时器T2停止计时。将从计时器T1和T2得到的数据代入式(1),就可得到比较准确的脉冲内插数。

当控制信号为电平信号时(图3中第二、三种控制信号),开关K1选择电平控制,这样就相当于跨过触发器TR1而直接控制与非门B和C及触发器TR2的D端。分别针对高电平起作用或低电平起作用选择开关K2指向高电平控制或低电平控制。其余的动作与脉冲控制完全一样。

3 指标和结果

3.1 检定仪指标

除了上述作为可控计数器和计时器外,该检定仪还具有测量信号频率和周期的功能。不用于检定流量计时,可单独作为测量信号频率或周期的仪表使用。

具体指标如下:

①计时器,6位LED显示,分辨率为1ms;

②计时器(包括频率和周期),8位LED显示,最高分辨率为频率为1Hz,周期为0.1 ,计数为±1个脉冲;

③测量范围:频率为10Hz~100MHz,周期为0.5 ~10s,计数容量为99 999 999,计时器为1ms~999.999s;

④T1和T2手动切换显示。

3.2 测试结果

①用51系列微处理机输出周期方波信号作为标准校验频率和周期测量,结果列于表1。

                   表1 用周期方波作为标准的校验结果

标准/

周期/

频率/kHz

8

8.0001

124.998

10

10.0001

99.999

20

20.0000

50.000

40

40.0006

24.999

100

100.0016

9.999

200

200.0030

5.000

400

400.0062

2.500

500

500.0078

2.000

②用标准频率信号发生仪校验,结果列于表2。

                表2 用标准频率信号发生器校验的结果

标准信号频率

分辨率选择

被检表读数

标准信号频率

分辨率选择

被检表读数

10MHz

1

9999.996

1MHz

1

9999.999

10

10000.00

10

1000.00

100

10000.0

100

1000.0

1000

10000

1000

1000

5MHz

1

4999.998

100kHz

1

100.000

10

5000.00

10

100.00

100

5000.0

100

100.0

1000

5000

1000

100

③该检定仪用于涡轮流量计仪表系数的检定,取得了良好的结果。


 


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以上资料摘录自《自动化仪表》杂志
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