CN113325197A - 一种涡轮流量计的流速测量方法 - Google Patents

一种涡轮流量计的流速测量方法 Download PDF

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许景波
孙申业
李桥巍
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    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G01P5/06—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
    • G01P5/07—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes with electrical coupling to the indicating device

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Abstract

一种涡轮流量计的流速测量方法，涉及流量测量领域。解决涡轮流量计流速测量问题。本发明包括：含霍尔式传感器的涡轮流量计、光耦电路、触发器电路、MCU；涡轮流量计用来测量流体并产生电脉冲信号；光耦电路用来滤除外部脉冲信号的噪声和整形；触发器电路用来保证两个计数器的同时启动；MCU用来接收电脉冲信号，使用计数器进行脉冲硬计数，并且操作两个计数器为级联方式进行脉冲硬计数，同时开启另一个定时器进行时钟计数；计数结束后将计数器记录的脉冲个数与定时器记录的时间进行运算得到被测流体流速。本发明涡轮流量计的流速测量方法，使软件处理更简捷，计数范围大，易于实现，具有实用价值。

Description

一种涡轮流量计的流速测量方法
技术领域
本发明解决涡轮流量计流速测量问题，提出了一种实用方法，涉及流量测量领域。
背景技术
涡轮流量计使用的传感器一般是霍尔式传感器，当被测流体流过涡轮流量计使涡轮发生转动时，根据霍尔效应，传感器会产生霍尔电势，涡轮转动产生的振荡霍尔电势为电脉冲信号，将此脉冲信号作为输入信号接到单片机的外部中断信号接收端，通过软件控制，每读到一个中断脉冲，软件就会记录一个数值，然后将记录的数值与单片机本身定时器记录的时间进行运算即可得到被测流体流速。
本发明使用单片机的计数器进行涡轮流量计电脉冲信号的记录，每读到一个脉冲，计数器硬件电路就会自动记录一个数值，不用软件进行实时记录，即为硬计数；当脉冲信号的上升沿到来时，同时启动一个定时器和一个计数器，为保证两个计数器的开启和停止都严格同步，采用外部触发器和主从定时器同步模式；一个计数器用来记录外部输入的脉冲个数，一个定时器通过外接有源高精度晶振提供振荡频率进行时钟的记录，当记录脉冲个数的计数器数值溢出时，将溢出标志信号作为第二个计数器的输入信号，通过软件启动第二个计数器，即为级联方式对此计数器开始脉冲计数，第一个计数器每计满溢出一次，此计数器就计数加一，重复以上计数操作，计数结束后，同时停止所有计数器的计数操作；将计数器记录的脉冲个数与定时器记录的时间进行运算就可得到被测流体流速；通过这种方法可以使涡轮流量计的计数精度更高，并且计数范围更大，使计算的结果更加精确，降低了测量结果的误差。
发明内容
本发明解决涡轮流量计流速测量问题，提出了一种实用方法。
本发明所述的流速测量方法，其组成部分包括：含霍尔式传感器的涡轮流量计、光耦电路、触发器电路、MCU；涡轮流量计用来测量流体并产生电脉冲信号；光耦电路用来滤除外部脉冲信号的噪声和整形；触发器电路用来保证两个计数器的同时启动；MCU用来接收电脉冲信号，并使用计数器进行脉冲硬计数，同时开启另一个定时器，通过外接有源高精度晶振提供振荡频率进行时钟计数；并且操作两个计数器为级联方式进行脉冲硬计数，第一个计数器每计满溢出一次，第二个计数器就自增加一，重复以上计数操作；计数结束后将计数器记录的脉冲个数与定时器记录的时间进行运算得到被测流体流速。
本发明所述的流速测量方法，它包括以下步骤：
(1)涡轮流量计、光耦电路、触发器电路、MCU组成回路；
(2)当MCU接收到去噪后的脉冲时，同时启动一个计数器和一个定时器；一个计数器用来记录输入的脉冲个数，一个定时器进行时钟的记录，每当记录脉冲个数的计数器数值溢出时，控制另一个计数器计数加一；将计数器记录的脉冲个数与定时器记录的时间进行运算得被测流体流速；采用外部触发器和主从定时器同步模式保证两个计数器的开启和停止都严格同步。
其中，步骤(1)中回路接法是：将涡轮流量计的脉冲信号输出端接到光耦电路的输入端，光耦电路的输出端同时接到触发器和或门的输入端，或门的另一个输入端连接MCU的控制引脚来控制或门的启停，或门的输出端同时连接触发器的时钟信号输入端和MCU的计数器信号输入端，触发器的输出端接到MCU的定时器输入端，用来启动内部定时器。
本发明解决涡轮流量计流速测量问题，涉及流量测量领域。通过计数器硬计数方式进行脉冲计数，使软件操作更简捷；采用计数器级联的方式计数，使计数的范围更大，易于实现，具有实用价值；本方法较传统的流量测量方法，计数更加精准，并且计数范围大，测量结果更准确高效。
附图说明
图1是方法工作框图；
具体实施方式
下面结合附图对涡轮流量计流速测量方法进行详细说明。
结合图1，本发明涡轮流量计流速测量方法为：
如图1所示，涡轮流量计流速测量方法，它的组成部分包括：含霍尔式传感器的涡轮流量计、光耦电路、触发器电路、MCU；涡轮流量计用来测量流体并产生电脉冲信号；光耦电路用来滤除外部脉冲信号的噪声和整形；触发器电路用来保证两个计数器的同时启动；MCU的计数器接收经去噪后的电脉冲信号，进行脉冲硬计数，计数值溢出后获得溢出信号，通过软件收到信号控制启动另一个计数器，即为级联方式对此计数器重新计数，第一个计数器每溢出一次此计数器就计数加一，重复以上计数操作；当电脉冲上升沿到达时外部触发器和软件设置的主从定时器同步模式会开启另一个定时器，定时器通过外接晶振提供振荡频率进行时钟计数；计数结束后通过软件设置的主从定时器同步模式将所有计数器同时停止计数；将计数器记录的脉冲个数与定时器记录的时间进行运算就可算得被测流体流速。
关于流速的计算方式如下：假设计数器的脉冲计数值为M1，脉冲计数频率为f，定时器的时钟计数值为M2，与计数值对应的计数时间为Td，外接晶振的振荡频率为fc，则有：
Figure BDA0003153036900000031
Figure BDA0003153036900000032
如果涡轮的叶片数为k，则转速n为：
Figure BDA0003153036900000033
结合(1)(2)式，并代入(3)式中得最后的转速n为：
Figure BDA0003153036900000034
将转速n乘以脉冲当量p，得流体的流速为：
u＝n×p(m3/min) (5)
本发明具有以下优点：1.通过单片机的计数器硬计数方式进行脉冲计数，使软件处理更简捷，易于实现，具有实用价值；2.采用计数器级联的方式进行脉冲计数，使计数的范围更大。本方法较传统的涡轮流量计流速测量方法，计数更加精准，并且计数范围大，测量结果更准确高效。

Claims (3)

1.一种涡轮流量计的流速测量方法，其特征在于：所述涡轮流量计的流速测量方法包括：含霍尔式传感器的涡轮流量计、光耦电路、触发器电路、MCU；涡轮流量计用来测量流体并产生电脉冲信号；光耦电路用来滤除外部脉冲信号的噪声和整形；触发器电路用来保证两个计数器的同时启动；MCU用来接收电脉冲信号，使用计数器进行脉冲硬计数，并且操作两个计数器为级联方式进行脉冲硬计数；同时开启另一个定时器进行时钟计数；计数结束后将计数器记录的脉冲个数与定时器记录的时间进行运算得到被测流体流速。
2.根据权利要求1所述的MCU计数器脉冲硬计数，其特征在于：硬计数是完全通过计数器硬件电路部分对外部脉冲的计数，不需要软件程序对脉冲的实时读取和记录，外部脉冲的上升沿每到来一次，计数器的计数值就会自增加一，直到计满溢出。
3.根据权利要求1所述的MCU计数器级联，其特征在于：MCU进行计数时使用两个计数器，当第一个计数器计满溢出时，根据计数器的溢出标志信号，使用软件控制打开第二个计数器，并进行计数，第一个计数器每计数溢出一次，就控制第二个计数器计数值加一。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113639807A (zh) * 2021-09-17 2021-11-12 朱延松 一种流速仪自动听音计数装置

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