摘要:介紹(shao)了一種渦輪式(shì)氣體流量計 的(de)溫度.壓力補償(chang)方法，該方法采(cai)用MS5535B傳感器測量(liang)被測氣體的溫(wen)度和壓力，采用(yòng)軟件方法進行(hang)補償。
0引言.
　　氣體(ti)的流量通常用(yong)體積流量來表(biǎo)示，體積流量是(shi)指單位🈚時間内(nei)通過管路任一(yī)截面的氣體體(ti)積。但是由于氣(qì)體分✔️子排列松(song)散，随着溫度或(huo)壓力的變化，分(fen)子間距會發生(sheng)變化，體積也會(hui)發生相應的變(bian)化。體積與壓力(li)成反比，與溫度(du)成正比，在溫度(du)和壓力變化的(de)情況下，無法計(jì)☎️量和比較氣體(ti)的體積流量，需(xu)要将其統--轉換(huàn)爲标準狀态下(xià)的體積流量。工(gong)程上氣體⚽流量(liàng)--般都以标☁️準狀(zhuàng)态下🔞的體積流(liú)量來表示。因此(cǐ)，需要對工🤩作狀(zhuàng)态下測得的氣(qi)體流量進行溫(wen)度、壓力補償。
1渦(wo)輪式氣體流量(liàng)計的溫度、壓力(li)補償方法
　　渦輪(lun)式氣體流量計(ji)直接測量的是(shì)工作狀态下氣(qi)體的體積流量(liang)，标準狀态下氣(qì)體的體積流量(liàng)爲:
 
　　式中qvn、qv-分别爲(wèi)标準狀态和工(gong)作狀态下的體(ti)積流量，m³/h;p、T、Z-分别爲(wèi)工.作⚽狀态下絕(jué)對壓力(Pa)，熱力學(xué)溫度(K)和氣體🌏壓(yā)縮系數;pn、Tn、Zn一分别(bié)爲标準狀态下(xià)絕對壓力(Pa)，熱力(li)學溫度(K)和❌氣體(tǐ)壓縮系數。
　　由于(yú)被測氣體所處(chù)狀态壓力較低(dī)，且溫度大大高(gāo)于🈚臨界溫度，因(yīn)此可以按理想(xiǎng)氣體計，這時氣(qì)體壓縮系數取(qǔ)爲1甲。将測量得(dé)到的工作狀态(tai)下的溫度和壓(yā)力數值帶入(1)式(shi)，即可得到補償(cháng)後的氣體流量(liang)數值。
2溫度、壓力(lì)測量用傳感器(qi)
　　工作狀态下的(de)溫度、壓力數值(zhi)可采用型号爲(wèi)MS5535B的集成壓力傳(chuán)感器來進行測(cè)量。MS5535B的主要功能(neng)是将從壓🔴阻式(shi)壓力傳感器輸(shu)☎️出的未經補償(cháng)模拟電壓值轉(zhuan)換爲16位的數字(zi)量,同時提供-一(yi)個傳感器溫度(dù)的16位❓數字量。該(gāi)芯片具有如下(xia)特點:
1)0一14bar的絕對(dui)壓力範圍
2)芯片(pian)中存有用于軟(ruan)件補償的6個系(xì)數
3)15位的ADC
4)3線串行(háng)接口
5)1個系統時(shí)鍾(32.768kHz)
6)低電壓低能(néng)量消耗
7)供電電(dian)壓在2.2V~3.6V
8)低電壓電(diàn)流
9)-40~+125℃工作溫度
　　MS5535B有(you)8個引腳，引腳定(ding)義和功能如表(biao)1所示。
 
3溫度、壓力(lì)測量傳感器與(yu)單片機的接口(kǒu)電路設計💃🏻
　　MS5535B與單(dān)片機MSP430F147的通信是(shi)通過3線同步的(de)串行接口實現(xian)的。圖1爲壓力傳(chuan)感器MS5535B和單片機(jī)MSP4320F147的硬件連接圖(tu)。單片機MSP430F147的P2.1引腳(jiǎo)輸出同步串行(hang)時鍾信号，P2.4引腳(jiao)采樣由MS5535B輸☎️出的(de)數據，P2.2引腳輸出(chū)數據給MS5535B,P2.0引腳向(xiang)MS5535B輸出32.768kHZ的主時鍾(zhong)信号。
 
4軟件設計(jì)
　　MS5535B輸出的電壓與(yǔ)溫度和測量過(guo)程的誤差有很(hěn)大關系，所以✉️需(xū)要補償這些影(yǐng)響。補償是通過(guò)單片機MSP430F147軟件補(bu)償來實現🚶的。補(bu)償用的校準數(shu)據Wordl到Word4存儲在MS5535B的(de)64位PROM中，可通過單(dan)片機MSP430F147的軟件讀(dú)出用于對16位的(de)壓力值(D1)和16位溫(wēn)度值(D2)進行補償(cháng)，得到用于渦輪(lun)式氣體流🍓量計(ji)溫度、壓力補償(chang)的壓力值和溫(wēn)度值。圖2描述了(le)讀取壓力值、溫(wēn)度值和軟件補(bǔ)償執行的過程(cheng)。首先，通過串行(háng)⭐接口讀出wordl到word4。下(xià)一一步,用位方(fang)式邏輯和移🔞位(wei)操作取出補償(cháng)系數Cl到C6(wordl到word4的位(wèi)模㊙️式參考表2)。然(rán)🐅後單片機MSP430F147通過(guò)串行接口讀取(qu)📐16位的壓力值(D1)和(he)16位溫度值(D2)。最後(hòu)，通過D1、D2和C1到C6運用(yòng)圖2所示的運算(suàn)法則計算出補(bǔ)償後的🛀🏻壓力值(zhí)。
 
 
　　Wordl到Word4、D1和D2是通過3線(xiàn)同步串.行通信(xin)讀取的。MS5535B在SCLK的上(shang)升沿采樣一位(wei)🛀，并且在上升沿(yan)發送一-位，以此(cǐ)來實現信号轉(zhuǎn)🈲換的同步。單片(pian)機MSP430F147在SCLK的下降沿(yan)采樣從MS5535B的DOUT引腳(jiǎo)輸出的數據，并(bìng)且在SCLK的👄下降沿(yan)将數據發送到(dao)MS5535B的DIN引腳，SCLK信号是(shì)由單片機MSP430F147産生(sheng)的。輸出數據的(de)選擇通過向MS5535B的(de)DIN(數據輸入)腳輸(shū)入相應的指令(lìng)來實現。
 
　　如圖3所(suo)示，MS5535B和單片機MSP430F147的(de)每--次通訊都是(shì)以單片機MSP430F147向🆚MS5535B芯(xīn)片的DIN腳發送一(yī)-個指令序列開(kai)始的。在每一-個(gè)指☂️令序列之前(qián)都有一一個🔴開(kai)始序列(3個高電(dian)平1),每一個指令(lìng)序列之後都有(you)一-個停止序列(liè)(3位低電平0)。每一(yi).條指令♈有四位(wei)組成，用于選擇(zé)由M55535B的DOUT腳輸出的(de)是壓力、溫度或(huo)是校準數據。在(zai)輸出壓力和溫(wēn)度時，在停止序(xù)列的🈲最後--位時(shi)，MS5535B的DOUT腳會輸出-一(yī)個應答信号一(yī)低電平到高電(dian)平的轉換，表示(shi)了🈲--次轉換的開(kai)始。應🥵答信号之(zhi)後，單片🔞機MSP430F147向MS5535B的(de)SCLK腳輸人2個脈沖(chong)，然後再輸出低(dī)電平，保持MS5535B的SCLK腳(jiao)爲低，直到在MS5535B的(de)DOUT腳出現由高🌏到(dao)低的信号，表示(shì)轉換結🌈束。單片(piàn)機MSP430F147通過向MS5535B的SCLK腳(jiǎo)輸入另外的17脈(mo)沖讀出MS5535B的DOUT腳輸(shū)出的16位數字。
　　如(ru)果單片機MSP430F147和MS5535B失(shi)去同步性，可以(yi)用通過複位指(zhi)令來🐪重新啓動(dong)。在每--次轉換指(zhǐ)令之前先向MS5535B的(de)DIN腳發送複位🥰指(zhi)令，以防止由🥰于(yú)電氣沖突協議(yi)長久挂起。
5結論(lun)
　　氣體渦輪流量(liàng)計采用MS5535B檢測工(gōng)作狀态下的氣(qi)體溫度和壓⭐力(lì),用軟件實現溫(wēn)度和壓力自動(dong)補償。試驗證明(ming)實驗樣機實現(xian)了系統要求的(de)主要技術指标(biāo)😍。

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