摘要:该实验基于流量标准装置计算机控制系统，开发涡轮流量传感器的检定实验。学生运用所学流体力学、检测技术、误差理论、数据处理等多方面知识，实现对涡轮流量传感器性能测试、检定和误差分析。
涡轮流量传感器是一种速度式流量仪表,它利用置于流体中的叶轮旋转角速度与流体流速成比例的关系,测量叶轮的速度来反映通过管道的体积流量大小,是目前流量仪表中比较成熟的仪表。传感器输出的脉冲信号可以单独与计算机连接,由计算机代替流量显示仪表，实现密度温度或压力补偿以及瞬时流量和累计流量计算。本研究开发的涡轮流量传感器的测试和检定实验就是在流量标准装置计算机控制系统中实现的,从而确定其仪表系数大小,检验重复性、线性度是否达到要求,误差是否在要求的范围内等.
对控制系统设计来讲,涡轮流量计的检定应注意如下两点技术要求:
(1)流量标准装置的误差应不超过被检传感器基本误差限的1/2;
(2)装置的容量足够大,至少保证一次检定中脉冲计数器相对误差绝对值不超过被检传感器重复性的1/5.
1.实验装置结构及原理
如图1所示,高位水塔起稳定水头作用,使整个实验过程中流量稳定。标准表和被检表串联在实验管路中,根据流体流动连续性原理,在定常流动下,流过的流量是相等的,用标准砝码调校电子称至三千分之一精度,用称重法检定标准表,然后,再用标准表检定被校表,用称重法检定仪表朔源信号,但工作效率低,故平时实验一般用标准表进行,并定期对标准表进行检定。计算机完成整个系统的数据采集系统控制数据处理和分析。
2检定项目和检定方法
(1)将传感器安装在满足其上下游直管段的被检台位上,在流量70%~100%之间至少运行5min.后,方可进行检定。
α一传感器的范围度;
qmax一传感器的流量上限值;
qmin一传感器的流量下限值。
当α≤5时,检定点应包括qmax;和qmin在内的至少5个检定点且均匀分布。
当5<α≤10时,检定点应包括qmin,0.25qmax,0.40qmax，0.70qmax和qmax。
当α>10时,除上述检定点外,如果Q07qmax和0.10qmax在流量范围内,也应增为检定点。
(3)每个检定点至少检定三次;每次检定过程中,检定流量与两条规定的该检定点流量相比,其变化不应超过±4%;每次检定中,除读取并记录传感器脉冲数和标准器的示值外，还应根据需要,测量并记录流体温度表压力大气压力和检定时间等。
(4)计算检定时测得的标准器测得的实际体积:
①质量法:
Vij一第i检定点第j次检定时标准器处的液体实际体积(m3);
M一第i检定点第j次检定时秤指示的液体质量(kg);
ρ一第i检定点第j次检定时测得标准器处的液体密度;
Cf一浮力修正系数
②标准流量计法:
Vif一第i检定点第j次检定时标准器处的液体.实际体积(m3);
Vi一第i检定点第j次检定时标准器读出体积;
C一第i检定点第j次检定时标准流量计的修正系数。
(5)传感器的系数K
①计算传感器在检定温度和压力条件下的系数K。
②计算每个检定点每次检定的系数K。
Nij一第i检定点第j次检定时测得传感器的脉冲数;
Kij一第i检定点第j次检定时所得的系数K(m³)-1;
③计算每个检定点的系数K
式中:δ一传感器的基本误差;
δ2一传感器的线性度;
Δ0一装置的误差,该误差若不超出被检传感器基本误差限的三分之一,可忽略不计
⑦传感器的重复性
计算每个检定点的重复性:
3软件设计
(1)程序主界面
程序主界面包含四个下拉菜单,点击即可进入相应的实验界面,各实验界面运行时,作为子窗体均包含在主窗体中。主界面如图2所示。
(2)参数设置窗体
①仪表编号:每块表的仪表编号应该是唯一的,在数据库中作为彼此区分的关键字存在，数据查询窗体中输入所需查询的仪表编号,即可得到曾经的历史实验记录。
②仪表口径:在本套小流量标准装置中,可以检定的标准涡轮口径有4mm、6mm.10mm三种,通过下拉列表框(CamboBox)来实现。如图3所示。
③最大最小流量:通过它来规定涡轮的流量范围,在检定过程中通过流量范围来确定被检流量点
④被检流量点数:一般选5点,流量范围量程比大于10的则选7点。
⑤每点检测次数:每点一般检定3次
⑥标准装置精度:按照微小误差原理，当标准装置精度δ和被检表精度δ1有:
标准装置误差可忽略不计,否则不可进行检定。
⑦“确定按钮:按下它进入流量点选择界面。
⑧"退出”按钮:按下它退出当前界面,回到主界面
(3)流量点选择窗体
前面提到流量点有可能是5点,也有可能是7点。所以干脆采用列表框列出所有7点,根据实际流量范围需要来进行选择。单击取消按钮返回上一页,单击确定按钮进入检定界面。
(4)检定界面
此窗体主要作用及实现方法有:
①调节调节阀到所需流量点。软件调用动态链.接库中tineGetTime函数定时一秒钟,采入其间标准表脉冲数,计算标准表在一秒内的累积流量作为装置的瞬时流量。
②待流量稳定后,计算被校表的流量。软件同样是采用软件调用动态链接库中timeGetTime函数定时,采入其间被校表脉冲数,计算被校表此间的累积流量。定时时间为装置的最小测量时间。检定过程中用进度条显示进度。每次检定结束用弹出消息框显示标准表脉冲数,被校表脉冲数及仪表系数。
③做完所有流量点的测量后,计算被校表的仪.表系数线性度及重复性。其计算方法在“检定项目和检定方法冲有详细介绍。
④将实验数据存入数据库,留待以后查询和打印所需。此步骤通过调用模块中标准表法标定数据写入子程序来完成。
5结束语
本套流量标准装置计算机控制系统,除以上涡轮流量传感器标定实验外，还可开发出多种流量传感器检定实验,使同学们在检测技术领域接触更新的知识。随着教学改革的不断发展,我们将继续努力,更新更多的实验。
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