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脉冲输出式流量计体积修正仪的研发

王峰  
【摘要】: 目前世界范围内管输天然气等气体的贸易结算大都以标准状态下的体积量为准,但流量计一次仪表测量的均为工作状态下的体积量,不能直接用于结算,为此人们设计了流量计体积修正仪。流量计体积修正仪是一种流量计二次仪表,它可以在线检测气体的压力、温度、流量等信号并自动进行压缩因子修正,将工作状况下的体积量转化为标准状况下的体积量。 本论文旨在研制一种新颖的电池供电体积修正仪。它可与气体涡轮、罗茨、旋进、涡街、工业皮膜等脉冲输出式流量计配套,通过自带的温度、压力传感器将介质(天然气、空气、氧气、氮气、煤气)的体积量从工作状态转化到标准状态,并提供工控信号输出、全中文显示、多种通讯方式等复杂的功能。 本文深入研究了体积修正仪工作原理,研究了温度、压力、流量信号的采样与处理,研究了气体状态转换的实现方法,通过不同的数值处理方法在单片机中实现了自适应FFT功率谱分析、天然气压缩因子模型AGA NX-19方程和SGRGE-88方程等复杂的数学模型,保证了仪表高精度的采样转换。 本文为体积修正仪设计了功能全面但功耗极低的外围模块,实现了多功能化与低功耗的完美结合:全中文显示和四组合按键系统提高了数据显示的直观性与操作的方便性;工控信号输出系统能够提供电流环、频率、报警等多种信号输出,提高了仪表自动化水平;修正仪内嵌GPRS、ISM射频和红外等无线通信模块,可组成多种形式的无线通信网络,方便与其它二次仪表或计算机系统联网组成网络管理系统;仪表平均功耗仅为0.7mA,内电池供电可正常工作3年。 论文最后对3台样机进行了试验研究,对修正仪的温度采样、压力采样、流量计量与转换以及其他功能模块都进行了试验,确定了样机的性能参数。


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