摘要:基于水流(liú)量标準裝置計(ji)算機控制系統(tǒng)，研究開發金屬(shu)管浮子流量計(jì) 的性能測試與(yǔ)檢定實驗。硬件(jian)采用數字量采(cai)集卡☁️7505、脈沖🏃‍♀️量采(cǎi)集卡7606,對流量标(biao)準裝置.上各種(zhong)信号進行控制(zhì)，并實時采集測(ce)試、檢定數據。通(tong)過軟件編程，對(duì)測試、檢定結果(guo)進行數😍據處理(li)📞、曲線拟合。實驗(yan)表明，實驗者運(yun)用所學流體力(li)學、檢🏃🏻‍♂️測技術、誤(wù)差理論等方面(miàn)的知識，對金屬(shǔ)管浮子流量計(ji)進行性能測試(shì)、檢定、誤差計算(suan);并通過實驗掌(zhǎng)握三次曲線拟(nǐ)合在浮子流量(liang)計非線性特性(xìng)處理上的應用(yong)。
流量的正确測(ce)量與國民經濟(jì)、國防建設、科學(xué)研究等諸多領(ling)域💯有着密切關(guān)系,對保證産品(pǐn)質量、提高生産(chan)效率、促進科學(xué)技術的發展起(qi)着非常重要的(de)作用。随着經濟(jì)的快速發展,對(duì)完成流量測量(liàng)的流量計提出(chu)了更高的要求(qiu)。因此,本實驗室(shi)研究開發♌了基(ji)于計算機的金(jīn)屬管浮子流量(liang)計檢定實驗系(xi)統,實現了對金(jīn)屬管浮子流量(liàng)計的性能測試(shì)和檢定,達到了(le)金屬管浮子流(liú)量計在實際應(ying)用中的正确定(ding)位的目的。
1計算(suan)機控制系統的(de)構成
　　水流量标(biāo)準裝置計算機(jī)控制系統舊由(yóu)計算機、高位水(shuǐ)👉塔🌈、流量實驗裝(zhuang)置、被檢表(金屬(shǔ)管浮子流量計(ji))等組成。水流量(liàng)标準裝置♌計算(suàn)機控制系統結(jie)構圖🤞如圖1所示(shì)。
 
通觀整個控制(zhì)系統,得知:
　　計算(suan)機通過數字量(liang)采集卡7505完成電(diàn)磁閥的開/關信(xìn)号、換向器的開(kāi)/關信号及底閥(fa)的開/關信号控(kong)制，标準表的脈(mo)沖信号通過7606采(cai)集卡采人計算(suan)，電子秤讀🤞數信(xin)号通過RS232串行通(tong)訊接口與計算(suan)機進行通訊。3]通(tong)過軟件編程,[45]對(duì)檢定🏃🏻測試結果(guo)進行數據💁處理(lǐ)、線性拟合等。
　　高(gāo)位水塔起穩定(ding)水頭作用,保證(zhèng)整個實驗過程(chéng)的流量穩定。标(biao)準表和被檢表(biao)串聯在實驗管(guǎn)路中,根據流體(ti)流動連續性原(yuan)理🔴，在定常流動(dong)下,流過它們的(de)流量是相等的(de)。經标👌準砝碼調(diào)校電子秤可使(shǐ)其精度比标準(zhun)表精度💜高出3倍(bei),因🔅此用稱重法(fǎ)檢定标準表,然(ran)後再用标準表(biǎo)檢定被校表。用(yong)稱重法檢定儀(yi)表朔源性好🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,但(dan)工作效率低,故(gù)-一般實驗用♉标(biao)準表進行,并定(dìng)期對标準表進(jin)行檢定。
2水流量(liàng)标準裝置
　　實驗(yan)裝置結構圖如(ru)圖2所示:
 
　　工作過(guò)程:用水泵将水(shuǐ)池中的水打入(rù)水塔,在整個實(shi)驗過程中使水(shuǐ)塔處于溢流狀(zhuang)态，以保證系統(tǒng)的壓頭🏃不變。待(dài)水流穩定後㊙️,打(da)開截止閥,水通(tōng)過标準表、上遊(you)直管段、被檢流(liu)量計、下遊直管(guǎn)段、夾表器、調🌂節(jie)閥、換向器,流出(chū)實驗管路。
3金屬(shǔ)管浮子流量計(jì)檢定實驗研究(jiū)
　　浮子流量傳感(gǎn)器又稱轉子流(liú)量傳感器。本實(shi)驗室用到的被(bei)檢🔞定浮子流量(liàng)計是金屬管浮(fú)子流量計,而金(jin)屬管☀️浮子🏃‍♀️流量(liang)計的🈲檢定實驗(yàn)是流量檢測技(jì)術實驗的重點(diǎn)🈲，也是本控制系(xi)🏃統設計✨的重點(diǎn)。
　　金屬管浮子流(liú)量計引入計算(suan)機技術取代凸(tū)輪機械結構進(jìn)行流量計算,将(jiang)流量信号通過(guo)傳感器、轉換器(qi)由數字液晶顯(xian)☎️示出來，并通過(guò)鍵盤置人密度(dù)⚽、溫度、壓力等工(gōng)況參數,具有智(zhi)能化、高精度、使(shi)用方🌈便、工作可(ke)🍉靠等特點。
　　流量(liang)傳感器是将非(fēi)電量的流量信(xìn)号轉化爲電量(liàng)信号的感應裝(zhuāng)置,金屬管轉子(zi)流量計輸出的(de)則是電壓信号(hào)。由于🐅其流量-電(dian)🌂壓特性有較強(qiáng)的非線性,常用(yong)最小二乘法對(duì)其進行三次曲(qǔ)線拟合。
3.1實驗原(yuan)理
　　金屬管浮子(zi)流量計管體由(you)錐管和浮子組(zǔ)成,當流體自🌐下(xia)而上流人錐管(guan)時,被浮子節流(liu),當流體作用在(zài)浮子的動壓力(lì)、浮子在流體中(zhōng)的浮力、浮子的(de)重力達到平衡(héng)時，浮子就平穩(wěn)地📧浮在錐管内(nèi)某-位置上。浮子(zǐ)在錐管中的位(wèi)置與流體流經(jīng)錐管流量的✏️大(da)小一對應。其浮(fu)子位置高度是(shi)由角👈位移傳感(gan)器檢測并轉換(huàn)成電壓信号。因(yin)此,某一個流量(liang)點❤️Q對應☀️一個電(diàn)壓🚩值,實驗要求(qiu)在⭐各流量點下(xia)正反行程各進(jìn)行3次實驗,将其(qi)平均值作爲輸(shu)出電壓V。用實驗(yàn)數⭐據拟合出Q~Vo的(de)關系式，再次進(jin)流量檢定實驗(yan),以驗證💔拟合公(gong)式的拟合✂️精度(du)。
3.2金屬管浮子流(liú)量計性能測試(shì)
　　在浮子流量計(jì)的流量範圍内(nèi)選擇6~7個流量點(dian)(最好是均⛹🏻‍♀️勻分(fen)布的,且由标準(zhun)渦輪流量計讀(du)取),調節閥🌈廣]達(dá)到所要求的流(liu)量值點Q(瞬時流(liú)量m'/h),測出與流量(liang)點Q對應的浮子(zǐ)🐉輸出電🚩壓V(從浮(fu)🌈子的液晶顯示(shì)上讀得)。
從小流(liú)量向大流量測(cè)量稱正行程,反(fǎn)之稱反行程。正(zhèng)反行程各3次,當(dāng)測量數據全部(bù)測量完成時,計(ji)算💃🏻機自♋動将各(ge)流量點的電✉️壓(ya)平均值V計算出(chū)來。
3.3拟合曲線Q~V0
　　根(gēn)據圖3檢定測試(shì)的數據，在圖3窗(chuang)口按[報台計算(suan)機🈲自動完成用(yòng)最小二乘法拟(nǐ)合3次曲線91(實質(zhì)爲:若拟合n次曲(qǔ)線,則n+1個待定系(xi)數,需解n+1元一次(cì)線性方程組,此(cǐ)程序用高斯消(xiāo)去法求解),求得(dé)浮子電壓一流(liú)量🈲特性曲線如(rú)圖4,并得出拟合(he)公式。
 
3.4金屬管浮(fú)子流量計的檢(jian)定
　　再次選定5~6個(ge)流量點進行測(cè)試,将這些點的(de)浮子流量📐計的(de)輸出電壓代人(ren)拟合公式,計算(suàn)出通過浮子🔞的(de)流量。金屬管浮(fu)子流量計的檢(jian)定計算結果如(ru)圖5所示。在圖5中(zhong)，渦輪流量是指(zhǐ)标準表流量，拟(nǐ)合曲線流量指(zhǐ)将🧡浮子電壓帶(dài)人3次拟合曲線(xian)公式後計算得(de)到的浮子流量(liàng)計的流量。
　　将浮(fú)子流量計的流(liú)量Q與标準表測(cè)得的流量Qo帶人(ren)😄計算🔞滿度誤差(chà)[10公式(2),進而求得(de)對應的滿度誤(wu)差E,并找出最大(da)滿度誤差💛Emax。
 
4結語(yu)
　　随着計算機技(jì)術的飛速發展(zhǎn),高等教育的深(shen)化改革,教✍️學🔴質(zhì)💰量的不斷提高(gāo),原有的實驗設(she)備就顯得落後(hou)🥰了。在原有的高(gāo)位水塔的基礎(chu)上,對實驗設備(bei)🌈進行了改造和(he)擴建。除了保留(liu)稱重顯示儀以(yǐ)獲取電子秤的(de)讀數,其餘🌈工作(zuo)如定☔時、控制換(huàn)🔞向器動作、控制(zhi)底閥開關、脈沖(chong)計數等都由計(ji)算機完成。實驗(yàn)中做到實時控(kòng)制、實時采集數(shu)據,并及時對數(shu)據進行相應的(de)計算、處理。用一(yī)台計算機取代(dài)了原來繁多的(de)儀器儀表,這使(shǐ)得系統的整體(tǐ)結構趨于簡單(dan),自動化程度更(gèng)高,實驗手段更(geng)🏃🏻‍♂️加先進,激發了(le)學生的學習興(xìng)趣。學生通過實(shi)驗過程，不僅對(dui)這門]課加深了(le)理解,而且對本(běn)專業其他課加(jia)以應用;拓寬了(le)知識🏃‍♀️面,感受到(dào)了計算機🧑🏽‍🤝‍🧑🏻控制(zhi)系📱統在流量測(cè)量領域中的實(shí)際應用。同時，基(jī)于計算🚩機的金(jin)屬管浮子流量(liàng)計檢定實驗系(xì)🆚統的建成，爲自(zi)動化專業以及(jí)😘從事流量測量(liàng)方面的研究人(ren)員提供了一個(gè)良好的實驗平(píng)台。

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