CN108036841B - 可调节误差质量流量计的测试装置及测试方法 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume

Abstract

本发明公开了可调节误差质量流量计的测试装置，包括电连接被测可调节误差质量流量计并将可调节误差质量流量计输出的“起始信号”和“终止信号”形成两路脉冲信号的信号处理电路和与信号处理电路电连接并将两路脉冲信号进行A/D转换，计算出“起始信号”和“终止信号”的周期和相位差相关参数，并通过可调节误差质量流量计相关K系数来测算出流量，把测试结果在人机界面显示出来的工控机；本发明还公开了可调节误差质量流量计的测试方法；本发明结构简单、操作方便、测试方法精度高，自动化程度高。

Description

可调节误差质量流量计的测试装置及测试方法
所属技术领域
本发明涉及可调节误差质量流量计的测试装置，本发明还涉及可调节误差质量流量计的测试方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，相继出现了一些直接测量流体质量的质量流量计(MFC)。质量流量计能快速响应精密控制流体的质量流量，重复性好,已广泛应用于半导体生产设备中，可调节误差质量流量计是其中的一种，可调节误差质量流量计是一种高精度的流量传感器，它输出的两路信号“起始信号”和“终止信号”周期T精度为0.1ms，电压峰峰值Vpp精度为1mv；相位差ΔT(ms)精度为0.001ms。现有的测试方法利用通用示波器采集信号，由测试人员读取这些信号波形的幅值、周期，并肉眼观察、测算相位差等参数，从而判断出流量传感器是否合格。现有测试技术及方法的不足之处在于：1.完全靠人工操作示波器及读取示波器相关参数，其数据精度差，实际测量误差较大。2.传统的测试方式效率低下。测试人员检测时，在对产品加放油和读取示波器上各种波形和参数的同时，又要进行数据记录，并通过流量计具体K系数来测算流量，判定传感器是否合格，操作流程较为复杂繁琐。
发明内容
为解决现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、测试精度高，自动化程度高，易于测试人员操作的自动化测试装置。本发明提供了可调节误差质量流量计的测试装置。本发明的可调节误差质量流量计的测试装置，其特征在于：包括电连接被测可调节误差质量流量计并将可调节误差质量流量计输出的“起始信号”和“终止信号”产生的正弦波信号进行整流、滤波，经过整流滤波输出原始波形并且在后级通过运放放大、比较处理形成两路幅值分别为5±0.5Vpp的脉冲信号的信号处理电路；以及与所述的信号处理电路电连接并将两路脉冲信号进行A/D转换，计算出“起始信号”和“终止信号”的周期和相位差相关参数，并通过可调节误差质量流量计相关K系数来测算出流量，把测试结果在人机界面显示出来的工控机。
进一步，所述的工控机包括测试控制装置，所述的测试控制装置包括读取信号处理电路的数据并将采样数据送入驱动程序模块缓存区、以及根据显示滤波判断是否停止采样的信号采集模块；把采样数据存储在一维数组中并将采样数据转换为数字信号的驱动程序模块；根据数字信号的垂直增益、垂直位移、水平增益进行幅度调整、位移调整和速率调整以及参数测量的信号调节模块；对该数字信号进行时域分析，对各个通道波形进行叠加、相减等基本运算的时域分析模块；将时域分析的数字信号存放在一个大小可调节的动态数组中的数据存储模块；以及根据时域分析的数字信号显示滤波波形的显示模块。
可调节误差质量流量计的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：将可调节误差质量流量计输出的“起始信号”和“终止信号”产生的正弦波信号进行整流、滤波，经过整流滤波输出原始波形并且在后级通过运放放大、比较处理形成两路幅值分别为5±0.5Vpp的脉冲信号；读取脉冲信号并将采样数据送入驱动程序模块缓存区；把采样数据存储在一维数组中并将采样数据转换为数字信号；根据数字信号的垂直增益、垂直位移、水平增益进行幅度调整、位移调整和速率调整以及参数测量；对该数字信号进行时域分析，对各个通道波形进行叠加、相减等基本运算；将时域分析的数字信号存放在一个大小可调节的动态数组中；根据时域分析的数字信号显示滤波波形，根据显示滤波判断是否停止采样，停止则则进行参数测量，并绘图显示，不停止则继续采样。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
结构简单。本发明采用信号处理电路电连接工控机，通过工控机装有测试控制程序的测试控制装置计算可调节误差质量流量计“起始信号”和“终止信号”的原始波形。
操作方便。本发明把测试结果显示在人机界面上，测试人员可以展开图形操作界面、计算机完成读数、自动化测试完成分析处理，操作流程简单。
测试精度高、自动化程度高、易于测试人员操作。本发明采用信号处理电路程序化控制可调节误差质量流量计发出起始信号和终止信号，通过工控机计算出“起始信号”和“终止信号”的原始波形、周期和相位差相关参数，计算精度高，解决了人工操作示波器及读取示波器相关参数，测试数据精度差，实际测量误差较大的问题，解决了传统测试方式效率低下，测试人员检测时，在对产品加放油和读取示波器上各种波形和参数的同时，又要进行数据记录，并通过流量计具体K系数来测算流量，判定传感器是否合格，操作流程较为复杂繁琐问题。而且相对于现有技术自动化程度高、易于测试人员操作。
附图说明
图1是本发明的可调节误差质量流量计的测试装置的构造原理示意图。
图2是本发明的可调节误差质量流量计的测试装置的工控机的测试方法流程图。
具体实施方式
图1是本发明的可调节误差质量流量计的测试装置的构造原理示意图。本发明的可调节误差质量流量计的测试装置，其特征在于：包括电连接被测可调节误差质量流量计并将可调节误差质量流量计输出的“起始信号”和“终止信号”产生的正弦波信号进行整流、滤波，经过整流滤波输出原始波形并且在后级通过运放放大、比较处理形成两路幅值分别为5±0.5Vpp的脉冲信号的信号处理电路；以及与所述的信号处理电路电连接并将两路脉冲信号进行A/D转换，计算出“起始信号”和“终止信号”的周期和相位差相关参数，并通过可调节误差质量流量计相关K系数来测算出流量，把测试结果在人机界面显示出来的工控机。
进一步，所述的工控机包括测试控制装置，所述的测试控制装置包括读取信号处理电路的数据并将采样数据送入驱动程序模块缓存区、以及根据显示滤波判断是否停止采样的信号采集模块；把采样数据存储在一维数组中并将采样数据转换为数字信号的驱动程序模块；根据数字信号的垂直增益、垂直位移、水平增益进行幅度调整、位移调整和速率调整以及参数测量的信号调节模块；对该数字信号进行时域分析，对各个通道波形利用C语言进行叠加、相减等基本运算的时域分析模块；将时域分析的数字信号存放在一个大小可调节的动态数组中的数据存储模块；以及根据时域分析的数字信号显示滤波波形的显示模块。
参阅图1。可调节误差质量流量计的测试装置包括硬件和软件两部分。硬件部分包括信号处理电路和工控机，信号处理电路主要功能是把可调节误差质量流量计输入信号变成工控机的数据采集卡能采集的范围内，并把模拟信号转变成数字信号输入到计算机中。因为可调节误差质量流量计其输出信号的相位差ΔT(ms)精度达到0.001ms，需要选用采样频率10M以上的信号采集卡才能满足测试需求。软件部分包括内置于工控机的测试控制程序软件，测试控制程序软件选用比较常用的开发平台LabWindows/CVI完成。
装有测试控制程序软件的测试控制装置包括内置于数据采集卡的信号采集模块、驱动程序模块、信号调节模块、时域分析模块、波形显示模块和数据存储模块。信号采集模块信号采集功能可以直接运用LabWindows/CVI的函数库来实现。驱动程序模块以动态链接库的形式提供的，所以对于LabWindows/CVI而言，可以直接利用驱动程序中的动态链接库来实现数据文件的采样，把采集到的数据存储在一维数组中，以便进行分析运算。信号调节模块主要完成质量流量计信号的垂直增益，垂直位移，水平增益的调节。设计的具体实现也是通过C语言对数组的操作实现。时域分析模块包含两个采集通道的自相关，相关A、B两个通道信号互相关分析和A、B通道的卷积，相关运算利用LabWindows/CVI函数库中的Convolve()函数的时域分析来完成，卷积是通过Correlate()函数来完成的。波形显示模块采用LabWindows/CVI提供的Graph控件来显示波形，将来自信号处理电路各个通道波形，利用C语言对数据元素进行叠加、相减等加减基本运算。数据存储模块可以利用硬盘等存储介质，可以任意存取无限多个数据，而且存储更加安全。具体实现方法是：存储对被测信号取样，然后转换成数组，再将数组保存到文件中，读取时恰好相反。
参阅图2，图2示出了本发明的可调节误差质量流量计的测试装置的工控机的测试方法流程图。可调节误差质量流量计的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：将可调节误差质量流量计输出的“起始信号”和“终止信号”产生的正弦波信号进行整流、滤波，经过整流滤波输出原始波形并且在后级通过运放放大、比较处理形成两路幅值分别为5±0.5Vpp的脉冲信号；读取脉冲信号并将采样数据送入驱动程序模块缓存区；把采样数据存储在一维数组中并将采样数据转换为数字信号；根据数字信号的垂直增益、垂直位移、水平增益进行幅度调整、位移调整和速率调整以及参数测量；对该数字信号进行时域分析，对各个通道波形利用C语言进行叠加、相减等基本运算；将时域分析的数字信号存放在一个大小可调节的动态数组中；根据时域分析的数字信号显示滤波波形，根据显示滤波判断是否停止采样，停止则则进行参数测量，并绘图显示，不停止则继续采样。

Claims (3)

1.可调节误差质量流量计的测试装置，其特征在于：包括电连接被测可调节误差质量流量计并将可调节误差质量流量计输出的质量流量的“起始信号”和“终止信号”两路正弦波信号进行整流、滤波，经过整流滤波输出原始波形并且在后级通过运放放大、比较处理形成两路脉冲信号的信号处理电路；以及与所述的信号处理电路电连接并将两路脉冲信号进行A/D转换，计算出“起始信号”和“终止信号”的周期和相位差相关参数，并通过所述可调节误差质量流量计出厂标示的K系数按直接测量流体质量的质量流量计的测量原理公式来测算出质量流量，把测试结果在人机界面显示出来的工控机。
2.根据权利要求1所述的可调节误差质量流量计的测试装置，其特征在于：所述的工控机包括测试控制装置，所述的测试控制装置包括读取信号处理电路的数据并将采样数据送入驱动程序模块缓存区、以及根据显示滤波判断是否停止采样的信号采集模块；把采样数据存储在一维数组中并将采样数据转换为数字信号的驱动程序模块；根据数字信号的垂直增益、垂直位移、水平增益进行幅度调整、位移调整和速率调整以及参数测量的信号调节模块；对该数字信号进行时域分析，对各个通道波形进行叠加、相减基本运算的时域分析模块；将时域分析的数字信号存放在一个大小可调节的动态数组中的数据存储模块；以及根据时域分析的数字信号显示滤波波形的显示模块。
3.可调节误差质量流量计的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：将可调节误差质量流量计输出的质量流量的“起始信号”和“终止信号”两路正弦波信号进行整流、滤波，经过整流滤波输出原始波形并且在后级通过运放放大、比较处理形成两路脉冲信号；读取脉冲信号并将采样数据送入驱动程序模块缓存区；把采样数据存储在一维数组中并将采样数据转换为数字信号；根据数字信号的垂直增益、垂直位移、水平增益进行幅度调整、位移调整和速率调整以及参数测量；对该数字信号进行时域分析，对各个通道波形进行叠加、相减基本运算；将时域分析的数字信号存放在一个大小可调节的动态数组中；根据时域分析的数字信号显示滤波波形，根据显示滤波判断是否停止采样，停止则进行参数测量，并绘图显示，不停止则继续采样。
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