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脈沖型流量傳感器檢定儀的設計和應用2003年8月(2)

在流量標準裝置穩定性符合標準規程規定的情況下,流量脈沖信號周期可以認為是穩定的,所以用式(1)得到的脈沖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沖內插數。四時間法測量4個時間t1~t4,如圖2b所示,其脈沖插數為

N1=N+                   (2)

本文以雙時間法為例設計脈沖型流量傳感器檢定儀。

2 檢定儀的硬件設計

  脈沖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?刂菩盘柨梢杂脝蔚峨p擲開關K1選擇很窄的脈沖信號,也可以選擇電平信號。當用電平信號控制時,又可以用開關K2選擇高電平控制或低電平控制。

當控制信號為脈沖信號時(圖3中第一種控制信號),開關K1選擇脈沖控制,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也沒有關系), 端輸出高電平H反饋到D端。開關K2選擇高電平控制或低電平控制。

當控制信號為脈沖信號時(圖3中第一種控制信號),開關K1選擇脈沖控制,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也沒有關系), 端輸出高電平H反饋到D端。開關K2選擇高電平控制(如果初始態觸發器TR1的Q端輸出為高電平H時,K2可選擇低電平控制),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端輸出在流量脈沖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復到初始零態,顯示全零。

當“開始計數”控制信號脈沖(第一個控制脈沖)到來時,由于TR1的D端為高電平H,所以,控制脈沖觸發TR1使其Q端輸出為高電平H,并立即打開與非門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,在控制信號前沿后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”控制信號脈沖(第二個控制脈沖)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并未立即關閉,而要到“停止計數”控制信號脈沖前沿后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沖內插數。

當控制信號為電平信號時(圖3中第二、三種控制信號),開關K1選擇電平控制,這樣就相當于跨過觸發器TR1而直接控制與非門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指向高電平控制或低電平控制。其余的動作與脈沖控制完全一樣。

3 指標和結果

3.1 檢定儀指標

除了上述作為可控計數器和計時器外,該檢定儀還具有測量信號頻率和周期的功能。不用于檢定流量計時,可單獨作為測量信號頻率或周期的儀表使用。

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個脈沖;

③測量范圍: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系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,結果列于表1。

                   表1 用周期方波作為標準的校驗結果

標準/

周期/

頻率/kHz

8

8.0001

124.998

10

10.0001

99.999

20

20.0000

50.000

40

40.0006

24.999

100

100.0016

9.999

200

200.0030

5.000

400

400.0062

2.500

500

500.0078

2.000

②用標準頻率信號發生儀校驗,結果列于表2。

                表2 用標準頻率信號發生器校驗的結果

標準信號頻率

分辨率選擇

被檢表讀數

標準信號頻率

分辨率選擇

被檢表讀數

10MHz

1

9999.996

1MHz

1

9999.999

10

10000.00

10

1000.00

100

10000.0

100

1000.0

1000

10000

1000

1000

5MHz

1

4999.998

100kHz

1

100.000

10

5000.00

10

100.00

100

5000.0

100

100.0

1000

5000

1000

100

③該檢定儀用于渦輪流量計儀表系數的檢定,取得了良好的結果。


 


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以上資料摘錄自《自動化儀表》雜志
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