專利名稱：質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流量、質(zhì)量流的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(下簡(jiǎn)稱科氏流量計(jì))中，如申請(qǐng)?zhí)枮?6102362.7的專利“具有至少一個(gè)測(cè)量管的科氏型質(zhì)量流量計(jì)”，信號(hào)處理的方法均為先檢測(cè)出振動(dòng)傳感管對(duì)稱兩側(cè)的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)信號(hào)，再求取這兩個(gè)振動(dòng)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的絕對(duì)微小相位的時(shí)間差，相位時(shí)間差的大小便與管道內(nèi)質(zhì)量流量的大小成正比，最后對(duì)相位時(shí)間差信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度變換即可得到質(zhì)量流量的測(cè)量結(jié)果。圖1所示為典型的U型管結(jié)構(gòu)的科氏流量計(jì)。Qm為待測(cè)的質(zhì)量流量，在管道連接基座103上的振動(dòng)傳感管102質(zhì)量中心位置裝有電磁激振器105，振動(dòng)傳感管102對(duì)稱兩側(cè)設(shè)置振動(dòng)傳感器101和104，以分別檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)S1和S2，將此兩信號(hào)輸入至電路系統(tǒng)中進(jìn)行放大濾波等處理，最后獲得兩信號(hào)的微小相位時(shí)間差，此相位差與管道中流體介質(zhì)的質(zhì)量流量成正比，故求得相位時(shí)間差就實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量流量的檢測(cè)。
在這類科氏流量計(jì)中，信號(hào)處理電路系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中201、202是前置放大器，其作用是對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理；203是反饋單元，其作用是引入振動(dòng)激勵(lì)反饋與設(shè)定，以產(chǎn)生正反饋激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)F，維持系統(tǒng)穩(wěn)定的振動(dòng)。204是鑒相器，其作用是求取兩信號(hào)的相位差，相位差的大小即反映了管道內(nèi)質(zhì)量流量的大小。具體電路裝置的實(shí)現(xiàn)形式可以有模擬式和數(shù)字計(jì)數(shù)式兩種。
其它型式的科氏流量計(jì)除振動(dòng)傳感管型式不同外，在信號(hào)檢測(cè)與處理上，均是采用如上所述的求取兩信號(hào)的絕對(duì)相位時(shí)間差的方法。但理論的深入分析和實(shí)際情況均表明，科氏流量計(jì)中，相位差大小與振動(dòng)傳感器的諧振頻率無關(guān)而僅與質(zhì)量流量大小成正比的條件并不能絕對(duì)地得到保證，有許多因素會(huì)引起儀表測(cè)量方程的乘性誤差。因此，求取兩信號(hào)絕對(duì)相位時(shí)間差的信號(hào)檢測(cè)與處理的方法很難保證流量計(jì)的總體精度達(dá)到更高的水平。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種質(zhì)量流量計(jì)，其目的是進(jìn)一步減少各種誤差因素對(duì)測(cè)量的影響，提高儀表精度。
本實(shí)用新型的一種質(zhì)量流量計(jì)，在振動(dòng)傳感管質(zhì)量中心位置裝有電磁激振器，振動(dòng)傳感管中心兩側(cè)對(duì)稱位置上至少設(shè)置兩個(gè)振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器輸出分別電信號(hào)連接前置放大器，各前置放大器輸出電信號(hào)連接鑒相器輸入，其中一前置放大器輸出電信號(hào)連接反饋單元，反饋單元產(chǎn)生正反饋激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)F電信號(hào)連接電磁激振器輸入；其特征在于前置放大器之一輸出電信號(hào)連接周期測(cè)量電路單元，后者的輸出信號(hào)TS和鑒相器輸出信號(hào)ΔT送入除法器單元，除法器輸出Δt/TS電信號(hào)連接儀表標(biāo)度變換單元，最終輸出Qm＝k·Δt/TS；其中Qm為被測(cè)質(zhì)量流量、k為儀表標(biāo)度系數(shù)、Δt為振動(dòng)傳感器拾取的振動(dòng)信號(hào)相位時(shí)間差、TS為振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)周期。
本實(shí)用新型在獲取振動(dòng)信號(hào)S1和S2后，對(duì)其中任意一個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理與變換，以求得振動(dòng)信號(hào)的周期TS，求取振動(dòng)信號(hào)S1和S2的相位時(shí)間差Δt，最后將此相位時(shí)間差Δt與周期TS相除。作此處理后，可求得另一信號(hào)參數(shù)，即相對(duì)相位時(shí)間差(定義為SD＝Δt/TS)，最終，電路裝置以kSD(k為儀表標(biāo)度變換常數(shù))來作為實(shí)際質(zhì)量流量大小的測(cè)量輸出信號(hào)。
影響科氏流量計(jì)精度的誤差因素很多，其中許多因素是乘性誤差。用方程式說明如下若儀表測(cè)量方程是Qm＝C0Δt(Qm為被測(cè)質(zhì)量流量，C0是儀表標(biāo)度系數(shù)，Δt為求取的絕對(duì)相位時(shí)間差)，但乘性誤差因數(shù)，如振動(dòng)測(cè)量管的加工誤差，兩管的不一致性，溫度、壓力以及介質(zhì)密度大范圍的變化等，均會(huì)造成儀表標(biāo)度系數(shù)偏離原設(shè)計(jì)值C0而成為C＝C0+ΔC，這樣質(zhì)量流量便成為Q′m＝(C0+ΔC)Δt，直接產(chǎn)生了儀表測(cè)量誤差ΔQm＝Q′m-Qm＝(C0+ΔC)Δt-C0Δt＝ΔCΔt。而本發(fā)明信號(hào)處理的方法是在求得絕對(duì)相位時(shí)間差信號(hào)X＝(C0+ΔC)Δt，之后，還同時(shí)求得周期信號(hào)Y＝(C0+ΔC)TS，這樣，對(duì)上述兩信號(hào)作除法運(yùn)算的信號(hào)處理，得到相對(duì)相位時(shí)間差信號(hào)SD＝X/Y＝(C0+ΔC)Δt/(C0+ΔC)TS＝ΔtTs后再進(jìn)行標(biāo)度變換，就可消除乘性誤差，得到精度更高的測(cè)量結(jié)果Qm＝KΔt/TS(其中K為最終的儀表標(biāo)度系數(shù))。故本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以顯著地改善儀表精度。


圖1為U型管結(jié)構(gòu)的科氏質(zhì)量流量計(jì)示意圖；圖2為現(xiàn)有科氏質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理電路示意圖；圖3為本實(shí)用新型的質(zhì)量流量計(jì)信號(hào)處理電路示意圖。
具體實(shí)施方式
圖3為本實(shí)用新型信號(hào)處理電路的一種基本實(shí)施形式，其中前置放大器201、202是完全相同的電路，由運(yùn)算放大器構(gòu)成高輸入阻抗型的二階帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算放大器具體型號(hào)可選用OP07型精密運(yùn)算放大器。反饋單元203由二級(jí)放大器來實(shí)現(xiàn)，第一級(jí)是增益可調(diào)的比例放大器，將振動(dòng)信號(hào)放大至一合適值，第二級(jí)是開環(huán)放大器帶推挽功率輸出放大器，第一級(jí)、第二級(jí)放大器可由一片雙運(yùn)算放大器組成，如LM358型運(yùn)算放大器，推挽功率放大則采用中功率推挽三極管組成。
鑒相器204，具體可由兩個(gè)過零比較器分別對(duì)二路正弦信號(hào)的過零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，形成脈沖信號(hào)，然后用邏輯門電路求出兩信號(hào)相位差的時(shí)間脈寬，再用穩(wěn)定的高頻計(jì)數(shù)脈沖對(duì)脈寬進(jìn)行計(jì)數(shù)求得相位差時(shí)間大小，過零比較器可由LM311型比較器構(gòu)成；邏輯門電路以74LS86型異或門為核心構(gòu)成；計(jì)數(shù)器則可采用多片74LS93計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，總的計(jì)數(shù)位數(shù)結(jié)合計(jì)數(shù)脈沖的頻率以及微處理器的處理字長來確定一合適值。205是周期測(cè)量電路單元，其作用是求取振動(dòng)信號(hào)周期Ts，可用脈沖填充計(jì)數(shù)或其它標(biāo)準(zhǔn)的處理電路單元來實(shí)現(xiàn)。
205實(shí)質(zhì)上與204的結(jié)構(gòu)相同，先由一過零比較器得到振動(dòng)信號(hào)的正半周，再用計(jì)數(shù)方法求取正半周的時(shí)間大小，即可得到振動(dòng)信號(hào)的周期值。其中具體過零比較器與計(jì)數(shù)器的實(shí)施器件同204。206是除法器，其作用是實(shí)現(xiàn)Δt/TS的除法功能，207是儀表標(biāo)度變換單元，其作用是對(duì)相對(duì)相位時(shí)間差信號(hào)進(jìn)行線性或非線性運(yùn)算，得到最終反映質(zhì)量流量大小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)，并以質(zhì)量流量的工程單位進(jìn)行顯示。
由于這種流量計(jì)通常是以單片微計(jì)算機(jī)為核心構(gòu)成信號(hào)處理系統(tǒng)，故除法與精度轉(zhuǎn)換單元的運(yùn)算可以由CPU軟件編程來完成，而單片微計(jì)算機(jī)可采用51或96型CPU。
權(quán)利要求1.一種質(zhì)量流量計(jì)，在振動(dòng)傳感管質(zhì)量中心位置裝有電磁激振器，振動(dòng)傳感管中心兩側(cè)對(duì)稱位置上至少設(shè)置兩個(gè)振動(dòng)傳感器，振動(dòng)傳感器輸出分別電信號(hào)連接前置放大器，各前置放大器輸出電信號(hào)連接鑒相器輸入，其中一前置放大器輸出電信號(hào)連接反饋單元，反饋單元產(chǎn)生正反饋激勵(lì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)F電信號(hào)連接電磁激振器輸入；其特征在于前置放大器之一輸出電信號(hào)連接周期測(cè)量電路單元，后者的輸出信號(hào)Ts和鑒相器輸出信號(hào)ΔT送入除法器單元，除法器輸出Δt/Ts電信號(hào)連接儀表標(biāo)度變換單元，最終輸出Qm＝k·Δt/Ts；其中Qm為被測(cè)質(zhì)量流量、k為儀表標(biāo)度系數(shù)、Δt為振動(dòng)傳感器拾取的振動(dòng)信號(hào)相位時(shí)間差、Ts為振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)周期。
專利摘要質(zhì)量流量計(jì)，屬于流量、質(zhì)量流的測(cè)量裝置，其目的是進(jìn)一步減少各種誤差因素對(duì)測(cè)量的影響，提高儀表精度。本實(shí)用新型在振動(dòng)傳感管上裝有電磁激振器，并至少設(shè)置兩個(gè)振動(dòng)傳感器，各振動(dòng)傳感器輸出到前置放大器，各前置放大器輸出到鑒相器，其中一前置放大器輸出經(jīng)反饋單元送電磁激振器；前置放大器之一輸出至周期測(cè)量電路單元，后者的輸出信號(hào)T
文檔編號(hào)G01F1/84GK2653452SQ200320115670
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月28日
發(fā)明者葉林, 張 杰 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)