多功能差压式流量积算仪的开发

论文摘要

差压式流量计作为传统流量计现在仍占据较大的市场，并且在积累大量实践经验的基础上，成为当前唯一的一种达到“标准化”的流量计。其主要代表是已标准化且结构简单、牢固、通用性强、价格低廉的孔板流量计和80年代中期才发展起来的V形内锥式(VNZ)流量计。一般的差压式流量计是由标准节流装置、导压管、传感器和二次仪表(流量积算仪)所组成。本文所要讨论的就是一种可与不同的差压式一次仪表(孔板、内锥)相配套并且可应用于不同介质(天然气、空气、氧气、氮气、煤气、蒸汽和水)的流量计量的二次仪表——多功能差压式流量积算仪。设计一种合格的多功能差压式流量积算仪需着重研究并解决的问题包括：(1)明确流量积算仪所要实现的功能以及性能标准。(2)掌握研制流量积算仪所涉及到的流量计算数学模型等理论知识和传感器信号检测方法。(3)为实现流量积算仪的各项功能而进行合理可靠的硬件设计。(4)为实现流量积算仪的各项功能而进行合理可靠的软件设计。根据对问题和难点的分析和研究，本论文分五个章节逐步解决上述问题，各章内容如下：论文第一章简述了本论文所设计流量积算仪的功能特点和结构组成，确定本课题主要的研究内容以及难点问题。论文第二章介绍了研制差压式流量积算仪首先要掌握的一些基础知识如流量计算数学模型，以及要优先解决的问题——传感器的信号检测方法。论文第三章介绍了硬件系统的各组成部分，详细讲述了各功能模块的具体设计。论文第四章介绍了软件系统的设计，主要是流体流量值的计算、显示、存储和输出以及积算仪人机交互等功能的实现。另外还有对软件模型的验证。通过验证进一步改进软件和硬件上的设计。论文第五章主要介绍了该流量积算仪的研制完成情况和一些今后需要改进提高的地方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 课题概述
• 1.1 一次节流装置选择
• 1.2 课题的选题依据及研究意义
• 1.3 课题研究内容
• 第二章 信号检测方法和数学模型
• 2.1 差压式流量计的基本原理
• 2.2 孔板和内锥节流装置简介
• 2.2.1 孔板简介
• 2.2.2 内锥简介
• 2.3 传感器信号检测
• 2.3.1 温度、压力、差压取样电路的设计与计算
• 2.3.2 温度的计算
• 2.3.3 压力的计算
• 2.3.4 差压的计算
• 2.3 流量计算数学模型
• 2.3.1 当一次检测元件为孔板时
• 2.3.2 当一次检测元件为内锥时
• 2.3.3 数学处理方法
• 第三章 硬件设计
• 3.1 电子线路硬件设计要点
• 3.1.1 单片机选型
• 3.1.2 传感器选择
• 3.1.3 量程配套测量
• 3.1.4 传感器检测电路
• 3.1.5 存储器
• 3.1.6 低功耗设计
• 3.1.7 元器件选择
• 3.1.8 显示器件
• 3.1.9 印制电路板
• 3.2 硬件模块设计
• 3.2.1 单片机及其外围电路
• 3.2.2 操作系统电路设计
• 3.2.4 存储及通讯模块设计
• 3.2.5 辅助模块设计
• 3.3 硬件电路微功耗设计
• 第四章 软件系统设计
• 4.1 主处理程序模块
• 4.1.1 系统初始化
• all（）'>4.1.2 首次计算流量 calcu_all（）
• 4.1.3 程序主循环
• 4.2 按键和显示模块
• 4.2.1 厂家参数设定下的按键组合
• 4.2.2 用户参数设定下的按键组合
• 4.2.3 正常计量时的显示方式
• 4.3 信号采集和流量计算子程序设计
• 4.4 中断服务模块设计
• 4.5 辅助功能模块设计
• 4.5.1 日历时钟模块的设计
• 4.5.2 RS485通信模块
• 4.5.3 历史数据记录模块的设计
• 4.5.4 流量输出模块
• 4.6 低功耗设计
• 4.6.1 低功耗技术
• 4.6.2 功耗计算
• 4.7 可靠性设计
• 4.7.1 主要参数存储
• 4.7.2 建立全面表格
• 4.7.3 参数设置
• 4.7.4 中间量判断
• 4.7.5 检测量判断
• 4.7.6 按键的可靠性处理
• 4.8 软件模型验证
• 4.8.1 验证目的
• 4.8.2 验证方法
• 4.8.3 验证结果
• 第五章 总结与展望
• 5.1 课题研究总结
• 5.1.1 信号检测
• 5.1.2 硬件设计
• 5.1.3 软件设计
• 5.1.4 低功耗设计
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢