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）。youyuzhongzhongxianzhi，zongshijishumaichongdabudaoyaoqiu。shuangshijianfajishujishushimuqianguojishangjiaoweitongyongdemaichongchazhijishu
，keyizaijiaoduandejiandingshijiannei，yongjiaoxiaotijidejiandingshebei，zaijishuzongmaichongshujiaoxiaoshirengnengbaozhengzugoudejishujingdudeyizhongmaichongchazhijishu，jiaozaoyingyongyuweixingtijiguanliuliangbiaozhunzhuangzhi。

 

我們研製的“脈衝型流量傳感器檢定儀”是shi用yong傳chuan統tong的de計ji數shu器qi加jia上shang雙shuang時shi間jian法fa測ce量liang控kong製zhi技ji術shu組zu成cheng的de雙shuang時shi間jian法fa檢jian定ding儀yi。試shi驗yan表biao明ming，該gai檢jian定ding儀yi使shi用yong方fang便bian可ke靠kao，可ke以yi縮suo短duan檢jian定ding時shi間jian，用yong較jiao小xiao的de標biao準zhun容rong器qi檢jian定ding較jiao大da口kou徑jing的de流liu量liang傳chuan感gan器qi，並bing且qie比bi常chang規gui檢jian定ding方fang法fa具ju有you更geng高gao的de技ji術shu精jing度du。

 

1
、雙時間法計數器原理

 

maichongneichajishushihuosaixiaoyanzhuangzhizengjialiuliangjideshuchuxinhaofenbianlv


，congerjianxiaoxiaoyanzhuangzhitijideyigeyouxiaotujing。tongchang，xiaoyanliuliangjishiweilededaozugoudemaichongshu，keyicaiqulianggetujing，yishitigaoliuliangjideshuchuxinhaofenbianlv，shiyouxiandexiaoyanshijianneidedaojinkenengduodemaichongshu；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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