根(gen)據(ju)的(de)規(gui)定(ding)

，為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)流(liu)量(liang)計(ji)儀(yi)表(biao)係(xi)數(shu)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)


，一(yi)般(ban)應(ying)保(bao)證(zheng)一(yi)次(ci)檢(jian)定(ding)中(zhong)流(liu)量(liang)計(ji)輸(shu)出(chu)的(de)脈(mai)衝(chong)數(shu)的(de)相(xiang)對(dui)誤(wu)差(cha)絕(jue)對(dui)值(zhi)不(bu)大(da)於(yu)被(bei)檢(jian)流(liu)量(liang)計(ji)重(zhong)複(fu)性(xing)的(de)1/3。由於一般計數器的計數誤差為±1個脈衝
，所以在檢定時間間隔（圖1中兩控製脈衝間的時間t）內，計數器應收集足夠多的脈衝數N才能達到要求的檢定精度。

 

對於一些大口徑流量傳感器，由於其儀表係數一般較小（如200的渦輪流量計，其儀表係數僅為1.5L－1；  口徑的渦街流量計，其儀表係數更低，僅為約0.2/L－1）。對於這樣的流量計，要收集足夠多的脈衝數

，一要花很長的檢定時間
，二要有較大的檢定設備（較大的標準容器）。由(you)於(yu)種(zhong)種(zhong)限(xian)製(zhi)，總(zong)使(shi)計(ji)數(shu)脈(mai)衝(chong)達(da)不(bu)到(dao)要(yao)求(qiu)。雙(shuang)時(shi)間(jian)法(fa)計(ji)數(shu)技(ji)術(shu)是(shi)目(mu)前(qian)國(guo)際(ji)上(shang)較(jiao)為(wei)通(tong)用(yong)的(de)脈(mai)衝(chong)插(cha)值(zhi)技(ji)術(shu)，可(ke)以(yi)在(zai)較(jiao)短(duan)的(de)檢(jian)定(ding)時(shi)間(jian)內(nei)
，用(yong)較(jiao)小(xiao)體(ti)積(ji)的(de)檢(jian)定(ding)設(she)備(bei)，在(zai)計(ji)數(shu)總(zong)脈(mai)衝(chong)數(shu)較(jiao)小(xiao)時(shi)仍(reng)能(neng)保(bao)證(zheng)足(zu)夠(gou)的(de)技(ji)術(shu)精(jing)度(du)的(de)一(yi)種(zhong)脈(mai)衝(chong)插(cha)值(zhi)技(ji)術(shu)

，較(jiao)早(zao)應(ying)用(yong)於(yu)微(wei)型(xing)體(ti)積(ji)管(guan)流(liu)量(liang)標(biao)準(zhun)裝(zhuang)置(zhi)。

 

我們研製的“脈衝型流量傳感器檢定儀”shiyongchuantongdejishuqijiashangshuangshijianfaceliangkongzhijishuzuchengdeshuangshijianfajiandingyi。shiyanbiaoming，gaijiandingyishiyongfangbiankekao，keyisuoduanjiandingshijian，yongjiaoxiaodebiaozhunrongqijiandingjiaodakoujingdeliuliangchuanganqi
，bingqiebichangguijiandingfangfajuyougenggaodejishujingdu。

 

1、雙時間法計數器原理

 

脈(mai)衝(chong)內(nei)插(cha)技(ji)術(shu)是(shi)活(huo)塞(sai)校(xiao)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)增(zeng)加(jia)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)分(fen)辨(bian)率(lv)，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)校(xiao)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)體(ti)積(ji)的(de)一(yi)個(ge)有(you)效(xiao)途(tu)徑(jing)。通(tong)常(chang)，校(xiao)驗(yan)流(liu)量(liang)計(ji)時(shi)為(wei)了(le)得(de)到(dao)足(zu)夠(gou)的(de)脈(mai)衝(chong)數(shu)，可(ke)以(yi)采(cai)取(qu)兩(liang)個(ge)途(tu)徑(jing)

，一(yi)是(shi)提(ti)高(gao)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)分(fen)辨(bian)率(lv)，使(shi)有(you)限(xian)的(de)校(xiao)驗(yan)時(shi)間(jian)內(nei)得(de)到(dao)盡(jin)可(ke)能(neng)多(duo)的(de)脈(mai)衝(chong)數(shu)；二是增加校驗裝置的計量有效容積。一般，單位體積流體通過流量計所輸出的脈衝數是有限的（如上述的渦輪流量計和渦街流量計），校驗裝置的計量有效容積也不可能做得很大。脈衝內插技術很好地解決了這個問題，它有雙時間法、四時間法和鎖相環回路法等幾種方法可供使用。使活塞校驗裝置用一個“小容積”（裝置有效容積）采集500個脈衝就能達到大容積校驗裝置采集10000個脈衝相同的精確度。

 

圖1 儀表係數標定圖

   

雙時間法的原理如圖2a所示。在流量脈衝信號周期穩定的條件下，脈衝內插數為

 

 

 

在流量標準裝置穩定性符合標準規程規定的情況下，流量脈衝信號周期可以認為是穩定的，所以用式（1）得到的脈衝內插數應該是有效的。

 

除了雙時間法外
，還可以用四時間法來確定脈衝內插數。四時間法測量4個時間t1～t4，如圖2b所示
，其脈衝插數為

 

 

本文以雙時間法為例設計脈衝型流量傳感器檢定儀。

 

2、檢定儀的硬件設計

   

脈衝型流量傳感器檢定儀的硬件原理框圖如圖3所示。

 

圖3  雙時間法流量檢定儀硬件原理框圖

   

該檢定儀不采用微處理機，工作可靠性好。控製信號可以用單刀雙擲開關K1選擇很窄的脈衝信號
，也可以選擇電平信號。當用電平信號控製時，又可以用開關K2選擇高電平控製或低電平控製。

   

當控製信號為脈衝信號時（圖3中第一種控製信號），開關K1選擇脈衝控製
，設初始態觸發器TR1的Q端輸出為低電平L（假設輸出高電平H也沒有關係），  端輸出高電平H反饋到D端。開關K2選擇高電平控製或低電平控製。

   

當控製信號為脈衝信號時（圖3中第一種控製信號），開關K1選擇脈衝控製
，設初始態觸發器TR1的Q端輸出為低電平L（假設輸出高電平H也沒有關係）
，  端輸出高電平H反饋到D端。開關K2選擇高電平控製（如果初始態觸發器TR1的Q端輸出為高電平H時，K2可選擇低電平控製）
，與非門B
、C的輸入端及觸發器TR2的D端均為低電平，所以，B
、C門關閉
，觸發器TR2的Q端輸出在流量脈衝信號的作用下也必定為低電平
，E門關閉。計數器和計時器T1與T2都在停止狀態。用清零按鈕可以使計數器和計時器回複到初始零態
，顯示全零。

   

當“開始計數”控製信號脈衝（第一個控製脈衝）到來時，由於TR1的D端為高電平H
，所以，控製脈衝觸發TR1使其Q端輸出為高電平H
，並立即打開與非門B和C使計數器和計時器T1開始計數和計時。此時與非門E尚未打開，但觸發器TR2的D端已為高電平，在控製信號前沿後的第一個流量信號上升沿觸發TR2，使其Q端輸出高電平而打開與非門E
，計時器T2也開始計時。

   

當“停止計數”控製信號脈衝（第二個控製脈衝）到來時，TR1再次被觸發而使Q端輸出低電平L，從而立即關閉與非門B和C
，使計數器和計時器T1停止計數和計時。但與非門E並未立即關閉
，而要到“停止計數”控製信號脈衝前沿後的第一個流量信號上升沿才能觸發TR2而輸出低電平L
，關閉與非門E而使計時器T2停止計時。將從計時器T1和T2得到的數據代入式（1），就可得到比較準確的脈衝內插數。

   

當控製信號為電平信號時（圖3中第二
、三種控製信號），開關K1選擇電平控製
，這樣就相當於跨過觸發器TR1而直接控製與非門B和C及觸發器TR2的D端。分別針對高電平起作用或低電平起作用選擇開關K2指向高電平控製或低電平控製。其餘的動作與脈衝控製完全一樣。

 

3、指標和結果

 

3.1 檢定儀指標

 

除(chu)了(le)上(shang)述(shu)作(zuo)為(wei)可(ke)控(kong)計(ji)數(shu)器(qi)和(he)計(ji)時(shi)器(qi)外(wai)
，該(gai)檢(jian)定(ding)儀(yi)還(hai)具(ju)有(you)測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)和(he)周(zhou)期(qi)的(de)功(gong)能(neng)。不(bu)用(yong)於(yu)檢(jian)定(ding)流(liu)量(liang)計(ji)時(shi)
，可(ke)單(dan)獨(du)作(zuo)為(wei)測(ce)量(liang)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)或(huo)周(zhou)期(qi)的(de)儀(yi)表(biao)使(shi)用(yong)。

具體指標如下：

   

①計時器
，6位LED顯示
，分辨率為1ms
；

   

②計時器（包括頻率和周期），8位LED顯示
，最高分辨率為頻率為1Hz，周期為0.1  

，計數為±1個脈衝；

   

③測量範圍：頻率為10Hz～100MHz
，周期為0.5  ～10s，計數容量為99 999 999，計時器為1ms～999.999s；

   

④T1和T2手動切換顯示。

 

3.2 測試結果

   

①用51係列微處理機輸出周期方波信號作為標準校驗頻率和周期測量。

 

②用標準頻率信號發生儀校驗，結果列於表2。

 

表2 用標準頻率信號發生器校驗的結果

 

③該檢定儀用於渦輪流量計儀表係數的檢定
，取得了良好的結果。

 

 

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