摘要:介(jiè)紹了一(yī)種渦輪(lún)式氣體(ti)流量計(ji) 的溫度(dù)、壓力補(bǔ)償方法(fǎ)，該方法(fǎ)采用MS5535B傳(chuan)感器測(cè)量被測(ce)氣體的(de)溫度和(he)壓力,采(cai)用軟件(jian)方法進(jin)行補償(cháng)。
0引言
　　氣(qi)體的流(liu)量通常(chang)用體積(jī)流量來(lai)表示，體(tǐ)積流量(liang)是指單(dan)位時間(jiān)内通過(guo)管路任(ren)一截面(mian)的氣體(tǐ)體積。但(dan)是由于(yú)氣體分(fen)子排列(liè)松散，随(suí)着溫度(du)或壓力(lì)的變化(huà)，分子間(jian)距會發(fa)生變🐕化(hua)，體積也(yě)會發生(shēng)相應的(de)變化。體(tǐ)積與壓(yā)力成反(fan)比，與溫(wēn)度成正(zhèng)比，在㊙️溫(wen)度和壓(ya)㊙️力變化(huà)的情👉況(kuàng)下，無法(fǎ)計量和(he)比較氣(qi)體的體(tǐ)積流🐪量(liang)，需要将(jiāng)其統一(yī)轉換爲(wèi)标準狀(zhuang)态下的(de)體積⛷️流(liú)量。工程(chéng)上氣體(tǐ)流量--般(ban)都以✊标(biāo)準狀态(tai)下的體(ti)積流量(liang)來📧表示(shi)。因此，需(xū)要對工(gong)作狀态(tài)下測得(de)的氣體(tǐ)流量進(jin)行溫度(dù)、壓力補(bu)償"。
1渦輪(lun)式氣體(tǐ)流量計(ji)的溫度(dù)、壓力補(bu)償方法(fa).
　　渦輪式(shi)氣體流(liu)量計直(zhi)接測量(liang)的是工(gōng)作狀态(tai)下氣體(ti)的體積(jī)流量，标(biāo)準狀态(tai)下氣體(tǐ)的體積(jī)流量爲(wei):
 
　　式中qvn、qv一(yī)分别爲(wei)标準狀(zhuang)态和工(gong)作狀态(tài)下的體(ti)積流量(liàng)，m³/h;p、T、Z一分别(bie)爲工作(zuò)狀态下(xià)絕對壓(ya)力(Pa)，熱力(lì)學溫度(dù)(K)和氣體(ti)壓縮系(xi)數;pn、Tn、Zn一-分(fèn)别爲标(biao)準狀态(tai)下絕對(duì)壓力(Pa)，熱(re)力學溫(wēn)度(K)和氣(qi)體壓縮(suo)系數日(ri)。
　　由于被(bei)測氣體(ti)所處狀(zhuang)态壓力(lì)較低，且(qiě)溫度大(da)大.高于(yu)臨🏃‍♀️界🛀溫(wēn)🤩度，因此(cǐ)可以按(an)理想氣(qi)體計，這(zhe)時氣體(tǐ)壓縮系(xi)數取爲(wei)18。将測量(liang)得到的(de)工作狀(zhuang)态下的(de)溫度和(he)🆚壓力數(shu)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(liang)用傳感(gǎn)器
　　工作(zuo)狀态下(xia)的溫度(dù)、壓力數(shu)值可采(cǎi)用型号(hào)爲MS5535B的集(jí)成壓力(li)傳感🤩器(qì)來進行(hang)測量。MS5535B的(de)主要功(gong)能是将(jiang)從壓阻(zǔ)式壓力(li)傳感器(qi)輸出的(de)未經補(bǔ)償模拟(ni)電壓值(zhí)轉換爲(wèi)16位☎️的數(shù)字量，同(tóng)時提供(gong)-一個傳(chuan)感器溫(wēn)度的16位(wèi)😘數字量(liang)。該🔞芯片(pian)具有如(ru)下特點(dian):
1)0-14bar的絕對(dui)壓力範(fàn)圍
2)芯片(piàn)中存有(yǒu)用于軟(ruan)件補償(chang)的6個系(xi)數
3)15位的(de)ADC.
4)3線串行(háng)接口.
5)1個(gè)系統時(shí)鍾(32.768kHz)
6)低電(dian)壓低能(neng)量消耗(hao)
7)供電電(dian)壓在2.2V~3.6V
8)低(dī)電壓電(dian)流
9)-40~+125℃工作(zuò)溫度
MS5535B有(you)8個引腳(jiao)，引腳定(ding)義和功(gōng)能如表(biǎo)1所示。
 
3溫(wēn)度、壓力(lì)測量傳(chuan)感器與(yu)單片機(ji)的接口(kǒu).電路設(shè)計
　　MS5535B與單(dān)片機MSP430F147的(de)通信是(shi)通過3線(xiàn)同步的(de)串行接(jiē)口實現(xian)的。圖1爲(wei)壓力傳(chuán)感器MS5535B和(hé)單片機(ji)MSP4320F147的硬件(jian)連接圖(tú)。單片機(jī)MSP430F147的P2.1引腳(jiao)輸出㊙️同(tóng)步串行(hang)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(xiàng)MS5535B輸出32.768kHZ的(de)主時鍾(zhong)信号。
 
4軟(ruǎn)件設計(jì)
　　MS5535B輸出的(de)電壓與(yu)溫度和(he)測量過(guo)程的誤(wù)差有很(hěn)大關✉️系(xi)，所⭐以需(xu)要補償(chang)這些影(yǐng)響。補償(cháng)是通過(guò)單片機(jī)MSP430F147軟件補(bu)償來實(shí)現❗的。補(bǔ)🤩償用的(de)校準數(shù)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(zhí)(D1)和16位溫(wēn)度值(D2)進(jìn)行💯補償(chang)，得到用(yong)于渦輪(lún)式氣體(ti)流量計(ji)溫度、壓(ya)力補償(cháng)的壓力(lì)值和溫(wen)度👣值。圖(tu)2描述了(le)讀取壓(ya)力值🥰、溫(wēn)度值和(hé)軟件補(bǔ)償執行(háng)的過程(chéng)。首先，通(tōng)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(cao)作取出(chu)補償系(xì)數C1到C6(wordl到(dào)word4的位模(mo)式參考(kǎo)表2)。然後(hou)🐉單片機(ji)MSP430F147通過串(chuan)行接口(kou)讀取16位(wei)的壓力(lì)值(D1)和16位(wei)✔️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(fǎ)則計算(suan)出🐕補償(cháng)後的壓(yā)力值。
 
 
　　Wordl到(dào)Word4、D1和D2是通(tōng)過3線同(tong)步串.行(háng)通信讀(dú)取的。MS5535B在(zai)SCLK的，上升(shēng)沿采樣(yàng)一👅位，并(bing)且在上(shàng)升沿發(fa)送一-位(wei)，以此來(lai)實現信(xin)号轉換(huàn)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(shù)據，并且(qie)在SCLK的下(xia)降沿将(jiāng)數據發(fā)送到MS5535B的(de)DIN引腳，SCLK信(xìn)号是由(you)單片機(ji)MSP430F147産生的(de)。輸出數(shu)據的選(xuǎn)擇通過(guo)🎯向MS5535B的DIN(數(shu)據輸入(rù))腳輸入(ru)相應的(de)指令來(lai)實現。
 
　　如(ru)圖3所示(shi)，MS5535B和單片(pian)機MSP430F147的每(měi)一次通(tōng)訊都是(shì)以單片(piàn)機💜MSP430F147向MS5535B芯(xin)片的♈DIN腳(jiǎo)‼️發送一(yi)個指令(ling)序列開(kai)始的。在(zài)每一個(gè)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(yi)個指令(ling)序列之(zhī)後都有(yǒu)一個🔱停(tíng)止序列(lie)(3位低電(diàn)平0)。每一(yi)條指令(lìng)有四位(wei)組成，用(yong)于⛱️選擇(ze)由MS5535B的DOUT腳(jiao)輸出的(de)是壓力(lì)、溫度或(huò)是校準(zhun)數據。在(zai)輸出壓(yā)力和溫(wēn)度時，在(zài)停止序(xù)列的最(zui)後--位時(shi)，MS5535B的DOUT腳會(hui)輸出一(yī)個應答(da)信号一(yī)低電平(píng)到高電(dian)平的轉(zhuǎn)換，表示(shi)了一次(ci)轉換的(de)開😄始。應(ying)答信号(hào)之後❗，單(dan)片機MSP430F147向(xiàng)MS5535B的SCLK腳輸(shu)人2個脈(mo)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(chū)現由高(gao)到低的(de)信号，表(biǎo)示轉換(huàn)結束。單(dān)片機MSP430F147通(tong)過向MS5535B的(de)SCLK腳輸入(ru)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(he)MS5535B失去同(tóng)步性，可(kě)以用通(tong)過複位(wei)指令⭐來(lái)重新啓(qǐ)動。在每(měi)--次轉換(huan)指令之(zhi)前先向(xiang)MS5535B的DIN腳發(fa)送複位(wèi)指令🤞，以(yi)防止由(you)✌️于電氣(qì)沖突協(xié)議長久(jiu)挂起。
5結(jié)論
　　氣體(ti)渦輪流(liu)量計 采(cǎi)用MS5535B檢測(ce)工作狀(zhuàng)态下的(de)氣體溫(wen)度和壓(ya)力，用軟(ruan)件☁️實現(xian)溫度和(he)壓力自(zì)動補償(chang)。試驗證(zheng)明實驗(yan)樣機實(shí)現了系(xi)統要求(qiu)的主要(yao)技術指(zhi)标。

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