摘要:介(jie)紹了一(yī)種渦輪(lun)式氣體(ti)流量計(jì) 的溫度(du)、壓力補(bu)償方法(fǎ)，該方法(fa)采用MS5535B傳(chuan)感器測(ce)量被☎️測(cè)氣體✍️的(de)溫度和(he)壓力,采(cai)用軟件(jiàn)方法進(jìn)行補償(cháng)。
0引言
　　氣(qì)體的流(liu)量通常(chang)用體積(ji)流量來(lái)表示，體(tǐ)積流量(liàng)是指單(dan)🌈位時間(jiān)内通過(guò)管路任(ren)一截面(mian)的氣體(ti)體積。但(dàn)是由于(yu)氣體分(fèn)子排列(liè)松♍散，随(sui)着溫度(dù)或壓力(lì)的變化(hua)，分子間(jiān)距會發(fa)生變化(hua)，體積也(ye)會發生(shēng)相應的(de)變化。體(ti)積與壓(ya)力成反(fan)比，與溫(wēn)度成正(zhèng)比，在溫(wēn)度和壓(yā)力變化(huà)的情況(kuang)下，無法(fa)計量和(he)比較氣(qì)體的體(ti)積流🐆量(liang)，需要将(jiāng)其🌈統👣一(yī)轉換爲(wei)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積流(liu)量。工程(chéng)上氣體(tǐ)流量--般(ban)都以标(biāo)準狀态(tài)下的體(tǐ)積流量(liàng)來表示(shì)。因此，需(xu)要對⁉️工(gōng)作狀态(tài)下測得(dé)☔的氣體(ti)流量進(jin)行溫度(dù)♉、壓力補(bu)償"。
1渦輪(lun)式氣體(tǐ)流量計(jì)的溫度(dù)、壓力補(bǔ)償方法(fǎ).
　　渦輪式(shì)氣體流(liú)量計直(zhi)接測量(liang)的是工(gōng)作狀态(tai)下氣👨‍❤️‍👨體(tǐ)的體積(jī)⛱️流量，标(biāo)準狀态(tai)下氣體(tǐ)的體積(ji)流量爲(wèi):
 
　　式中qvn、qv一(yi)分别爲(wei)标準狀(zhuàng)态和工(gōng)作狀态(tai)下的體(tǐ)積流♻️量(liàng)♉，m³/h;p、T、Z一😘分别(bie)爲工作(zuo)狀态下(xia)絕對壓(yā)力(Pa)，熱力(li)學溫度(du)(K)和氣體(ti)壓縮系(xì)數;pn、Tn、Zn一-分(fen)别爲标(biao)準狀态(tài)下絕對(duì)壓力(Pa)，熱(re)力學溫(wen)度(K)和氣(qi)體壓縮(suō)系數日(ri)。
　　由于被(bei)測氣體(tǐ)所處狀(zhuàng)态壓力(li)較低，且(qiě)溫度大(da)大.高于(yú)臨界溫(wēn)度，因此(ci)可以按(àn)理想氣(qì)體計，這(zhè)時氣體(ti)壓㊙️縮系(xì)數取爲(wèi)18。将測量(liang)得到的(de)工作狀(zhuang)态下的(de)溫度和(he)壓力數(shù)值帶入(rù)(1)式，即可(ke)得到補(bu)‼️償後的(de)氣體流(liú)量數值(zhi)。
2溫度、壓(yā)力測量(liàng)用傳感(gan)器
　　工作(zuò)狀态下(xia)的溫度(dù)、壓力數(shù)值可采(cǎi)用型号(hao)爲MS5535B的集(ji)成壓力(lì)傳🍓感器(qì)來進行(hang)測量。MS5535B的(de)主要功(gōng)能是将(jiang)從壓阻(zu)式壓力(li)✉️傳感🔅器(qi)輸出的(de)未經補(bǔ)償模拟(ni)電壓值(zhi)轉換爲(wei)16位🏃🏻的數(shù)字量，同(tong)時🔱提供(gòng)-一個傳(chuan)感器溫(wen)度的16位(wèi)數字量(liang)。該芯片(piàn)具有💯如(rú)下特點(diǎn):
1)0-14bar的絕對(dui)壓力範(fàn)圍
2)芯片(piàn)中存有(you)用于軟(ruǎn)件補償(chang)的6個系(xì)數
3)15位的(de)ADC.
4)3線串行(háng)接口.
5)1個(ge)系統時(shi)鍾(32.768kHz)
6)低電(diàn)壓低能(néng)量消耗(hao)
7)供電電(diàn)壓在2.2V~3.6V
8)低(dī)電壓電(diàn)流
9)-40~+125℃工作(zuò)溫度
MS5535B有(you)8個引腳(jiǎo)，引腳定(dìng)義和功(gong)能如表(biao)1所示。
 
3溫(wen)度、壓力(li)測量傳(chuan)感器與(yǔ)單片機(jī)的接口(kǒu).電路設(shè)計
　　MS5535B與單(dān)片機MSP430F147的(de)通信是(shì)通過3線(xian)同步的(de)串行接(jiē)口實現(xiàn)的。圖1爲(wei)壓力傳(chuán)感器MS5535B和(he)單片機(ji)MSP4320F147的硬件(jiàn)連接圖(tu)。單片機(jī)MSP430F147的♌P2.1引腳(jiao)輸出同(tong)步串行(háng)💚時鍾信(xìn)号，P2.4引腳(jiao)采樣由(yóu)MS5535B輸出的(de)數據，P2.2引(yin)腳輸出(chū)數據給(gei)MS5535B,P2.0引腳向(xiang)MS5535B輸出32.768kHZ的(de)主時鍾(zhong)信号。
 
4軟(ruan)件設計(ji)
　　MS5535B輸出的(de)電壓與(yu)溫度和(hé)測量過(guo)程的誤(wu)差有很(hen)大關系(xi)🔞，所以需(xu)要💃🏻補償(cháng)這些影(ying)響。補償(chang)是通過(guo)單片機(ji)MSP430F147軟件補(bǔ)償來實(shí)現的。補(bǔ)償用的(de)校準數(shu)據Wordl到Word4存(cun)儲在MS5535B的(de)64位PROM中，可(ke)通過單(dān)片機MSP430F147的(de)軟件讀(dú)出用于(yú)對16位的(de)壓力值(zhi)(D1)和16位溫(wen)度值(D2)進(jin)行補償(chang)，得到用(yòng)于渦輪(lun)式氣體(tǐ)流量計(jì)溫度、壓(yā)㊙️力補償(cháng)的壓力(lì)值和溫(wen)度值。圖(tu)2描述了(le)讀取壓(yā)力值💞、溫(wēn)度值和(he)軟件補(bu)♍償執行(hang)的過程(cheng)。首先，通(tong)過串行(háng)接口讀(du)出wordl到word4。下(xia)一步，用(yong)位㊙️方式(shì)邏輯和(hé)移位操(cāo)作取出(chu)補償系(xì)數C1到C6(wordl到(dao)word4的位模(mó)式🆚參考(kao)表2)。然後(hòu)單片機(ji)MSP430F147通過串(chuàn)行接口(kou)讀取16位(wèi)的壓力(lì)值(D1)和16位(wèi)🈚溫度值(zhí)(D2)。最後，通(tong)過D1、D2和C1到(dao)C6運用圖(tú)2所示的(de)運算法(fa)🌂則計算(suan)出補償(chang)後的壓(ya)力值。
 
 
　　Wordl到(dào)Word4、D1和D2是通(tōng)過3線同(tong)步串.行(hang)通信讀(dú)取的。MS5535B在(zài)SCLK的，上升(shēng)沿🏒采樣(yàng)一位，并(bìng)且在上(shang)升沿發(fa)送一-位(wei)，以此來(lái)實現信(xìn)号轉♻️換(huan)的同步(bu)。單片🥰機(ji)MSP430F147在SCLK的下(xià)降沿采(cǎi)樣從MS5535B的(de)DOUT引腳💃🏻輸(shu)出的數(shu)據，并且(qiě)在SCLK的✉️下(xià)降沿将(jiang)數據發(fa)送到MS5535B的(de)DIN引腳，SCLK信(xin)号是由(yóu)單片機(jī)MSP430F147産生的(de)。輸出數(shù)據的選(xuan)擇通過(guò)向MS5535B的DIN(數(shù)據輸入(ru))腳輸入(rù)相♻️應的(de)指令來(lái)實現。
 
　　如(rú)圖3所示(shì)，MS5535B和單片(pian)機MSP430F147的每(mei)一次通(tong)訊都是(shi)以單片(pian)機MSP430F147向MS5535B芯(xīn)片的DIN腳(jiǎo)發送一(yī)個指令(ling)序列開(kai)始的。在(zài)每一個(ge)指令序(xu)列之前(qián)都有一(yi)一♊個開(kāi)始序列(liè)(3個高電(diàn)平1),每📐一(yī)個指令(lìng)序列之(zhī)後都⭐有(you)一個停(tíng)止序列(liè)(3位低電(dian)平0)。每一(yī)條指令(ling)有四位(wèi)組成，用(yong)于🧑🏽‍🤝‍🧑🏻選擇(ze)由MS5535B的DOUT腳(jiao)輸出的(de)✏️是壓力(li)、溫度或(huo)是校準(zhun)數據。在(zai)輸出壓(yā)📐力和溫(wēn)度時☎️，在(zai)停止序(xù)列的最(zui)後--位時(shí)，MS5535B的DOUT腳會(hui)輸出一(yī)個應🌈答(da)信🤟号一(yi)低電平(ping)到高電(diàn)平的轉(zhuan)換，表示(shi)了一次(ci)轉換的(de)開始。應(yīng)答信号(hao)之後💚，單(dān)片機MSP430F147向(xiang)MS5535B的SCLK腳輸(shū)人☁️2個脈(mò)沖，然後(hòu)再輸出(chu)低電平(ping)，保持MS5535B的(de)SCLK腳爲♌低(dī)，直到在(zai)MS5535B的DOUT腳出(chu)現💃由高(gāo)到低的(de)信号，表(biǎo)示轉換(huàn)結束。單(dān)片機🔞MSP430F147通(tōng)過向MS5535B的(de)⛱️SCLK腳輸入(rù)另外⛷️的(de)17脈沖讀(du)出MS5535B的DOUT腳(jiao)輸出的(de)16位數字(zi)。
　　如果單(dan)片機MSP430F147和(hé)MS5535B失去同(tong)步性，可(kě)以用通(tong)過複位(wèi)指令來(lai)重新啓(qǐ)動☔。在每(mei)--次轉換(huan)指令之(zhi)前先向(xiàng)MS5535B的DIN腳發(fā)送複位(wei)指令，以(yǐ)防止由(you)于電⭐氣(qi)沖突協(xié)議長久(jiǔ)挂起。
5結(jie)論
　　氣體(ti)渦輪流(liu)量計 采(cǎi)用MS5535B檢測(cè)工作狀(zhuang)态下的(de)氣體溫(wen)度和壓(yā)力，用軟(ruǎn)件實現(xiàn)🔞溫度👨‍❤️‍👨和(hé)壓力自(zi)動補償(chang)。試驗證(zheng)明實驗(yàn)樣機實(shí)現了系(xì)統要求(qiú)的主要(yào)技術指(zhi)标。

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