摘要:基(ji)于水流(liú)量标準(zhun)裝置計(ji)算機控(kòng)制系統(tong)，研究🙇‍♀️開(kai)發金屬(shǔ)管浮子(zǐ)流量計(ji) 的性能(neng)測試與(yu)檢定實(shí)驗。硬件(jian)采用數(shu)字量采(cǎi)集卡7505、脈(mò)沖量采(cǎi)集卡7606,對(duì)流量标(biao)準裝置(zhi).上各種(zhong)信号進(jin)行控制(zhi)，并實🔅時(shi)采集測(cè)試、檢☂️定(dìng)數據。通(tong)過軟件(jian)編程，對(dui)測試、檢(jiǎn)定結果(guo)進行數(shu)據處理(lǐ)🐇、曲線拟(nǐ)🐕合。實驗(yan)表明🐕，實(shí)驗者運(yun)✏️用所學(xué)流體力(lì)學、檢測(ce)技術、誤(wù)差理論(lun)等方面(miàn)的知識(shi)，對金屬(shǔ)管浮子(zi)流量計(jì)進⛷️行性(xing)能測試(shì)、檢定、誤(wù)差計算(suàn);并通過(guò)實驗掌(zhǎng)🌈握三次(cì)曲線拟(ni)合在浮(fu)子流量(liang)計非線(xiàn)性特性(xing)‼️處理上(shàng)的應用(yong)。
流量的(de)正确測(cè)量與國(guó)民經濟(jì)、國防建(jian)設、科學(xué)研究等(deng)諸☔多🐇領(lǐng)域有着(zhe)密切關(guan)系,對保(bǎo)證産品(pǐn)質量、提(ti)高生産(chan)效率、促(cu)進科學(xue)技術🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的(de)發展起(qǐ)着非常(cháng)重要的(de)作用。随(sui)着經濟(jì)🔅的快速(su)發展,對(dui)完成流(liú)量測量(liàng)的流👅量(liàng)計提出(chū)了更高(gāo)的要求(qiu)。因此,本(ben)實驗室(shi)研究開(kāi)發了基(ji)于計算(suan)機的金(jin)屬管浮(fú)子流量(liang)計檢定(ding)實驗系(xì)統,實現(xian)了對金(jin)屬管浮(fu)子流量(liang)㊙️計的性(xing)能測試(shi)和檢定(ding),達到了(le)金屬管(guan)♍浮子流(liu)💜量計在(zài)實際應(ying)用中的(de)正确定(ding)位的目(mu)的。
1計算(suàn)機控制(zhi)系統的(de)構成
　　水(shuǐ)流量标(biao)準裝置(zhi)計算機(ji)控制系(xi)統舊由(yóu)計算機(ji)、高位👌水(shuǐ)塔、流量(liàng)實驗裝(zhuāng)置、被檢(jiǎn)表(金屬(shu)管浮子(zǐ)流量計(ji))等組成(cheng)。水流量(liang)标準🏃‍♀️裝(zhuang)置計算(suàn)機控制(zhi)系統結(jié)構圖如(ru)圖1所示(shì)。
 
通觀整(zheng)個控制(zhì)系統,得(dé)知:
　　計算(suàn)機通過(guo)數字量(liang)采集卡(kǎ)7505完成電(dian)磁閥的(de)開/關信(xìn)号、換向(xiang)器的開(kai)/關信号(hao)及底閥(fa)的開/關(guān)信号控(kòng)制，标準(zhun)表的脈(mo)沖信号(hao)通過7606采(cǎi)集卡采(cai)人計算(suan)，電子秤(chèng)讀數信(xin)号通過(guo)RS232串行通(tong)訊💋接口(kou)與計算(suàn)機🈲進行(hang)通訊。3]通(tōng)過軟件(jian)編程,[45]對(dui)檢定🙇‍♀️測(ce)試結果(guǒ)進行數(shù)據處理(li)、線性👨‍❤️‍👨拟(nǐ)合等。
　　高(gao)位水塔(ta)起穩定(ding)水頭作(zuo)用,保證(zhèng)整個實(shí)驗過程(cheng)的流量(liàng)穩定。标(biao)✔️準表和(hé)被檢表(biǎo)串聯在(zài)實驗管(guan)路中,根(gen)🐕據流體(tǐ)流💘動連(lián)續性🐅原(yuán)理㊙️，在定(ding)常流動(dong)下,流過(guò)它們的(de)流量是(shi)相等的(de)。經标準(zhǔn)砝碼調(diao)校電🤞子(zǐ)秤可使(shi)其精度(du)比标準(zhǔn)表精度(du)🔴高出3倍(bèi),因此用(yòng)稱重法(fǎ)檢定标(biao)準表,然(rán)後再🌈用(yong)标準表(biao)檢定被(bei)校表。用(yong)稱重法(fǎ)檢定💞儀(yí)表朔源(yuán)性好,但(dan)工作效(xiào)率低,故(gu)-一般實(shi)驗用标(biāo)準表進(jìn)行,并定(dìng)期對标(biao)準表進(jin)行檢定(ding)。
2水流量(liang)标準裝(zhuāng)置
　　實驗(yan)裝置結(jie)構圖如(ru)圖2所示(shi):
 
　　工作過(guo)程:用水(shuǐ)泵将水(shui)池中的(de)水打入(rù)水塔,在(zài)整個📱實(shí)驗過程(chéng)中使水(shui)塔處于(yu)溢流狀(zhuang)态，以保(bao)證系統(tong)的壓頭(tóu)不變㊙️。待(dài)水流穩(wěn)定後🏒,打(dǎ)開截止(zhǐ)閥,水通(tōng)過标準(zhun)表、上遊(yóu)直管段(duàn)、被檢流(liú)量計、下(xia)遊直管(guǎn)段、夾表(biǎo)器、調節(jiē)閥、換向(xiàng)器,流出(chū)實驗管(guǎn)路。
3金屬(shu)管浮子(zǐ)流量計(ji)檢定實(shí)驗研究(jiu)
　　浮子流(liú)量傳感(gan)器又稱(cheng)轉子流(liu)量傳感(gan)器。本實(shi)驗室用(yong)到的💃🏻被(bei)檢定浮(fu)子流量(liang)計是金(jin)屬管浮(fú)子流量(liang)計,而金(jin)屬管浮(fu)子流量(liàng)計的✉️檢(jian)定實驗(yan)是流量(liàng)檢測技(jì)術實驗(yan)的重點(dian)，也是本(ben)控制系(xi)統設計(ji)的重點(diǎn)。
　　金屬管(guan)浮子流(liu)量計引(yin)入計算(suan)機技術(shù)取代凸(tū)輪機械(xie)結構進(jìn)行流量(liàng)計算,将(jiang)流量信(xin)号通過(guo)傳感器(qì)、轉換器(qi)由數字(zi)液晶顯(xiǎn)示出來(lái)，并通過(guo)鍵盤置(zhi)人密度(du)、溫度、壓(yā)力等工(gōng)況參數(shu),具有智(zhì)能化、高(gāo)精度、使(shi)用方便(biàn)、工作可(kě)靠等特(tè)點。
　　流量(liàng)傳感器(qi)是将非(fei)電量的(de)流量信(xìn)号轉化(hua)爲電量(liang)信号的(de)✊感💋應裝(zhuang)置,金屬(shǔ)管轉子(zǐ)流量計(ji)輸出的(de)則是電(dian)壓信号(hào)。由于其(qí)流量-電(dian)壓特性(xing)有較強(qiang)的非線(xian)性,常用(yòng)最小二(er)乘法對(dui)其進行(hang)三次曲(qǔ)線拟合(hé)。
3.1實驗原(yuán)理
　　金屬(shu)管浮子(zǐ)流量計(jì)管體由(you)錐管和(he)浮子組(zu)成,當流(liú)體自下(xia)而上流(liú)人錐管(guǎn)時,被浮(fú)子節流(liu),當流體(tǐ)作用在(zai)浮🔅子的(de)動壓力(li)、浮子在(zai)💋流體中(zhong)的浮力(lì)、浮子的(de)重力達(dá)到平衡(héng)時，浮子(zi)就平穩(wěn)地浮在(zai)錐⭕管内(nei)某-位置(zhi)上。浮子(zi)在錐管(guǎn)中的位(wei)置與流(liú)🚩體流經(jing)錐🤟管流(liu)量的大(da)小一對(dui)應。其浮(fú)子位置(zhì)🙇🏻高度是(shi)由角位(wèi)移傳感(gan)器檢測(ce)并轉換(huan)成電壓(ya)信号。因(yīn)此,某一(yī)個流量(liang)點Q對應(yīng)一個電(diàn)壓👄值,實(shi)驗🏃要求(qiú)在各流(liu)量點下(xia)正反行(háng)程各進(jìn)行3次實(shi)驗,将其(qi)平均值(zhí)作爲輸(shu)出電壓(yā)V。用實驗(yan)數據拟(ni)合出Q~Vo的(de)關系式(shi)，再次進(jin)流量檢(jian)定實驗(yàn),以😘驗證(zhèng)☂️拟合公(gōng)式的拟(ni)合精度(dù)。
3.2金屬管(guǎn)浮子流(liú)量計性(xing)能測試(shi)
　　在浮子(zi)流量計(ji)的流量(liang)範圍内(nèi)選擇6~7個(ge)流量點(diǎn)(最好是(shi)均勻分(fèn)布的,且(qiě)由标準(zhǔn)渦輪流(liú)量計讀(dú)取),調節(jiē)閥廣]達(dá)到所要(yao)求💛的流(liu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量值點(dian)Q(瞬時流(liú)量m'/h),測出(chū)與流量(liang)✨點Q對應(yīng)的浮子(zǐ)輸出電(dian)壓V(從浮(fú)📐子的液(ye)🍓晶顯示(shi)上讀得(de))。
從小流(liu)量向大(dà)流量測(ce)量稱正(zhèng)行程,反(fǎn)之稱反(fan)行程。正(zhèng)反行程(cheng)各3次,當(dāng)測量數(shù)據全部(bu)測量完(wan)成時,計(ji)算㊙️機自(zi)動将各(ge)流量點(diǎn)⭐的電壓(ya)平均值(zhi)V計算出(chū)來。
3.3拟合(he)曲線Q~V0
　　根(gēn)據圖3檢(jian)定測試(shi)的數據(ju)，在圖3窗(chuāng)口按[報(bào)台計算(suàn)機🏃🏻自動(dong)完成用(yong)最小二(er)乘法拟(ni)合3次曲(qǔ)線91(實質(zhì)爲:若拟(nǐ)合n次曲(qu)線🌈,則n+1個(ge)待定系(xi)數,需解(jiě)n+1元一次(ci)線性方(fāng)程組,此(cǐ)程序用(yòng)高斯消(xiāo)去法求(qiu)解),求💘得(de)浮子♈電(diàn)壓一流(liú)量特性(xìng)曲線如(ru)圖4,并得(dé)出拟合(he)公🚩式。
 
3.4金(jīn)屬管浮(fu)子流量(liàng)計的檢(jiǎn)定
　　再次(cì)選定5~6個(ge)流量點(diǎn)進行測(ce)試,将這(zhe)些點的(de)浮子流(liu)量計💯的(de)📧輸出🔞電(dian)壓代人(rén)拟合公(gong)式,計算(suàn)出通過(guo)浮子的(de)流⚽量。金(jīn)🔞屬管浮(fu)子流量(liàng)計的檢(jian)定計算(suàn)結果如(ru)圖♌5所示(shi)。在🔱圖5中(zhong)，渦輪流(liú)量🙇‍♀️是指(zhǐ)标準表(biao)流量，拟(nǐ)合曲線(xian)流量指(zhǐ)将浮子(zi)電壓帶(dai)人3次拟(ni)合曲線(xian)公式後(hòu)計算得(de)到的浮(fú)子流量(liang)計的流(liú)量。
　　将浮(fú)子流量(liang)計的流(liú)量Q與标(biao)準表測(cè)得的流(liú)量Qo帶人(rén)計算滿(mǎn)度誤✌️差(chà)[10公式(2),進(jìn)而求得(dé)對應的(de)滿度誤(wu)差E,并找(zhao)出最大(dà)滿度誤(wu)差Emax。
 
4結語(yu)
　　随着計(jì)算機技(ji)術的飛(fei)速發展(zhǎn),高等教(jiao)育的深(shen)化改🔅革(gé),教🍉學質(zhì)量的不(bu)斷提高(gāo),原有的(de)實驗設(shè)備就顯(xian)得落後(hou)了。在原(yuán)有的高(gao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻位水塔(tǎ)的基礎(chu)上,對實(shí)驗設備(bei)進行了(le)改造和(he)擴建。除(chú)了保留(liú)稱重顯(xiǎn)示儀以(yi)獲取☁️電(diàn)子秤的(de)⚽讀數,其(qí)餘工作(zuò)如定時(shí)、控制換(huàn)向器動(dòng)作💞、控制(zhi)底閥開(kai)⛹🏻‍♀️關、脈沖(chòng)計數等(děng)都由計(jì)算機完(wan)成。實驗(yan)‼️中做到(dao)實時控(kòng)制、實時(shi)采集數(shù)據,并及(jí)時對數(shù)據進行(hang)相應的(de)計算、處(chu)☔理。用一(yi)台計算(suàn)機取代(dai)了原來(lai)繁多的(de)儀器儀(yí)表,這使(shi)得系統(tong)的整體(ti)結構趨(qu)于簡單(dan),自動化(hua)程度更(geng)高,實驗(yàn)㊙️手段更(geng)加先進(jin),激發了(le)學生㊙️的(de)學習興(xìng)趣。學生(shēng)通過實(shi)驗過程(cheng)，不僅對(duì)這門]課(kè)加深了(le)理解,而(ér)且對本(běn)專業❤️其(qi)他課加(jiā)以應用(yòng);拓寬了(le)🈲知識面(miàn),感受到(dao)了計算(suàn)機控制(zhì)系統在(zai)流量測(ce)量領域(yù)中的實(shí)♋際應用(yong)。同時，基(jī)于計算(suàn)😍機的金(jin)屬管浮(fu)子流量(liang)計檢定(dìng)實驗系(xì)統的建(jian)成，爲自(zì)🏃動化專(zhuan)業以及(jí)從事流(liú)量測量(liang)方面的(de)研究人(ren)員提供(gong)🆚了一個(gè)良好的(de)實驗平(ping)台。

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