CN113566920A - 气体流量测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气流领域，公开了一种气体流量测量系统，包括：气体流量传感器；与所述气体流量传感器连接的数据采集模块，所述数据采集模块用于获取所述气体流量传感器所感测的气体流量数据；连接所述气体流量传感器和所述数据采集模块的连接电路，所述连接电路包括用于传输所述气体流量数据的信号线、用于接地的地线、以及用于隔离所述信号线和所述地线的地线隔离装置。与现有技术相比，本发明实施方式所提供的气体流量测量系统具有减小地线对气体流量测量结果造成的影响的优点。
Description
技术领域
本发明涉及气流检测领域，特别涉及一种气体流量测量系统。
背景技术
随着社会的发展和科技水平的提高，计量技术也在不断提高。我国计量技术虽然起步晚，但发展迅速，已成为世界计量组织不可缺少的成员之一。流量计量是计量检定的一个分支，它能够在石油工业生产、化工、电力工业、航空航天等领域中起到保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术发展的作用。
然而，本发明的发明人发现，现有技术中对气体流量进行检测时，由于测量传感器微弱的电信号传输需求，在多个气体管道中设置的多个气体流量传感器检测到的电信号容易受到地线信号干扰而导致出现误差，因此，如何有效的减小地线造成的干扰成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种气体流量测量系统，减小地线对气体流量测量结果造成的影响。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种气体流量测量系统，包括：气体流量传感器；与所述气体流量传感器连接的数据采集模块，所述数据采集模块用于获取所述气体流量传感器所感测的气体流量数据；连接所述气体流量传感器和所述数据采集模块的连接电路，所述连接电路包括用于传输所述气体流量数据的信号线、用于接地的地线、以及用于隔离所述信号线和所述地线的地线隔离装置。
与现有技术相比，在本发明实施方式中，设置气体流量传感器感测气体流量数据，并设置数据采集模块通过连接电路对气体流量传感器感测到的气体流量数据进行采集，在连接电路中设置地线隔离装置将信号线和地线进行隔离，从而减小地线对信号线内传输的气体流量数据产生的干扰，保证信号线内传输的气体流量数据的可靠性。
另外，所述地线隔离装置包括隔离电源和隔离放大器，所述隔离电源的接地线一端与所述隔离放大器的地线连接，所述隔离电源的接地线另一端与所述地线连接。
另外，还包括：与所述地线隔离装置连接的可插拔接口，所述可插拔接口与所述隔离电源和所述隔离放大器连接。由于地线隔离装置内设置有隔离电源，隔离电源与气体流量传感器共同形成一个无源的测量器件，无需外部提供电能，可以保障其“即插即拔”的使用方便性，设置可插拔接口可以实现气体流量传感器的“即插即拔”功能。
另外，所述数据采集模块还用于获取所述气体流量传感器感测所述气体流量数据的开始时间点。数据采集模块在获取气体流量传感器感测所述气体流量数据的开始时间点后，可以针对各个气体流量传感器之间的测量时间表达的误差，根据记录的开始时间点进行实时时钟的校时功能，从系统上保证各个气体流量传感器之间的微量时间差的校准。
另外，还包括：与所述数据采集模块连接的可视化模块，所述可视化模块用于获取所述气体流量数据，并根据所述开始时间点对所述气体流量数据进行时间同步处理后显示。可视化模块根据开始时间点对气体流量数据进行时间同步处理后显示，从而使得显示的气体流量数据更为直观且精准。
另外，所述数据采集模块还用于对所述气体流量数据进行数据压缩，并将压缩后的所述气体流量数据传输至所述可视化模块。对采集的气体流量数据进行了数据压缩后再进行传输，提高了数据实时传输的能力。数据压缩后减少了传输的数据量，有效减轻了大流量数据传输通讯的压力。
另外，所述数据采集模块对所述气体流量数据进行数据压缩前，所述数据采集模块还对所述气体流量数据进行多点数据平滑滤波处理。对每个气体流量传感器采集的气体流量数据进行多点数据平滑滤波处理，可以有效的提高气体流量数据的准确性。
另外，所述数据采集模块对所述气体流量数据进行数据压缩前，所述数据采集模块还预先检测所述气体流量传感器在没有气体流动前的初始电压值，然后根据所述初始电压对所述气体流量数据进行校准。气体流量传感器在没有气体流动前存在初始残余电压，在本实施方式中采集初始残余电压值作为初始电压值，然后数据采集模块根据所述初始电压值对所述气体流量数据进行校准，即在进入测试状态后，将每次采集的气体流量数据中的初始电压值进行扣除，从而减少初始残余电压对测量的气体流量数据的影响，进一步的提升测量结果的准确性。
另外，所述数据采集模块数量为多个，各个所述数据采集模块的检测时长小于或等于8毫秒。每个气体流量传感器的检测时间应小于允许的误差时间，而本实施方式所提供的气体流量测试系统中的时间同步信号技术指标是 8毫秒，因此设置个所述气体流量传感器的检测时长小于或等于8毫秒能满足时间同步要求。
另外，所述数据采集模块还用于对所述气体流量数据进行ADC采样，所述ADC采样的采样速度不小于2ksps。设置ADC采样的采样速度不小于 2ksps，可以保证采样的数据量和准确性，有效的保证数据通信的实时性和准确性。
附图说明
图1是本发明第一实施方式所提供的气体流量测量系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施方式所提供的气体流量测量系统中地线隔离装置的电路结构示意图；
图3是本发明另一实施方式所提供的气体流量测量系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种气体流量检测系统。具体结构如图1所示，包括：气体流量传感器10；与所述气体流量传感器10连接的数据采集模块20，所述数据采集模块20用于获取所述气体流量传感器10所感测的气体流量数据；连接所述气体流量传感器和所述数据采集模块的连接电路30，所述连接电路30包括用于传输所述气体流量数据的信号线31、用于接地的地线32、以及用于隔离所述信号线31和所述地线32的地线隔离装置33。
与现有技术相比，本发明第一实施方式所提供的气体流量检测系统中，设置气体流量传感器10感测气体流量数据，并设置数据采集模块20通过连接电路30对气体流量传感器10感测到的气体流量数据进行采集，在连接电路30中设置地线隔离装置33将信号线31和地线32进行隔离，从而减小地线32对信号线31内传输的气体流量数据产生的干扰，保证信号线31内传输的气体流量数据的可靠性。
具体的，在本实施方式中，如图2所示，所述地线隔离装置33包括隔离电源331和隔离放大器332，所述隔离电源331的接地线一端与所述隔离放大器332的地线连接，所述隔离电源331的接地线另一端与所述地线32 连接。
优选的，如图2所示，在本实施方式中，还包括与地线隔离装置33连接的可插拔接口40，所述可插拔接口40与所述隔离电源331和所述隔离放大器332连接。由于地线隔离装置33内设置有隔离电源331，隔离电源331 与气体流量传感器10共同形成一个无源的测量器件，无需外部提供电能，在断电或者未断电的情况下，都可以随时调整传感器测量位置，可以保障其“即插即拔”的使用方便性，设置可插拔接口40可以实现气体流量传感器10的“即插即拔”功能。
此外，在本实施方式中，数据采集模块20还用于获取气体流量传感器 10感测所述气体流量数据的开始时间点。数据采集模块20在获取气体流量传感器10感测所述气体流量数据的开始时间点后，可以针对各个气体流量传感器10之间的测量时间表达的误差，根据记录的开始时间点进行实时时钟的校时功能，从系统上保证各个气体流量传感器10之间的微量时间差的校准。
优选的，如图3所示，在本发明的另一实施方式中，还包括与所述数据采集模块20连接的可视化模块50，所述可视化模块50用于从数据采集模块 20获取所述气体流量数据，并根据所述开始时间点对所述气体流量数据进行时间同步处理后显示。可视化模块50根据开始时间点对气体流量数据进行时间同步处理后显示，从而使得显示的气体流量数据更为直观且精准。
优选的，在本实施方式中，数据采集模块20还用于对所述气体流量数据进行数据压缩，并将压缩后的所述气体流量数据传输至所述可视化模块 50。对采集的气体流量数据进行了数据压缩后再进行传输，提高了数据实时传输的能力。数据压缩后减少了传输的数据量，有效减轻了大流量数据传输通讯的压力。例如，在本实施方式中，数据采集模块20为嵌入式单片机，在嵌入式单片机中对气体流量数据进行ADC采样，含有20通道的嵌入式单片机的ADC转换能力采样速度达2Msps，分配至每个ADC通道达100ksps，为了保证可靠性，实际应用时每个ADC通道均达2ksps，对本系统测量完全满足要求，提高气体流量数据的准确性，嵌入式单片机对采集的数据进行了数据压缩，提高了数据传输的效率。同时，在嵌入式单片机在通讯接口的存储空间里设计了“先进先出”栈(FIFO)存储空间。
此外，在本实施方式中，数据采集模块20在对气体流量数据进行数据压缩前，所述数据采集模块20还对所述气体流量数据进行多点数据平滑滤波处理。对每个气体流量传感器采集的气体流量数据进行多点数据平滑滤波处理，可以有效的提高气体流量数据的准确性。
此外，在本实施方式中，数据采集模块20对所述气体流量数据进行数据压缩前，所述数据采集模块20还预先检测所述气体流量传感器10在没有气体流动前的初始电压值，然后根据所述初始电压值对所述气体流量数据进行校准。气体流量传感器在没有气体流动前存在初始残余电压，在本实施方式中采集初始残余电压值作为初始电压值，然后数据采集模块20根据所述初始电压值对所述气体流量数据进行校准，即在进入测试状态后，将每次采集的气体流量数据中的初始电压值进行扣除，从而减少初始残余电压对测量的气体流量数据的影响，进一步的提升测量结果的准确性。
优选的，在本实施方式中，各个所述气体流量传感器的检测时长小于或等于8毫秒。每个气体流量传感器的检测时间应小于允许的误差时间，而本实施方式所提供的气体流量测试系统中的时间同步信号技术指标是8毫秒，因此设置个所述气体流量传感器的检测时长小于或等于8毫秒能满足时间同步要求。
进一步的，在本实施方式中，数据采集模块20还用于对所述气体流量数据进行ADC采样，所述ADC采样的采样速度不小于2ksps。设置ADC采样的采样速度不小于2ksps，可以保证采样的数据量和准确性，有效的保证数据通信的实时性和准确性。
本实施方式中所涉及到的各模块和单元均为逻辑模块和逻辑单元，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种气体流量测量系统，其特征在于，包括：
气体流量传感器；
与所述气体流量传感器连接的数据采集模块，所述数据采集模块用于获取所述气体流量传感器所感测的气体流量数据；
连接所述气体流量传感器和所述数据采集模块的连接电路，所述连接电路包括用于传输所述气体流量数据的信号线、用于接地的地线、以及用于隔离所述信号线和所述地线的地线隔离装置。
2.根据权利要求1所述的气体流量测量系统，其特征在于，所述地线隔离装置包括隔离电源和隔离放大器，所述隔离电源的接地线一端与所述隔离放大器的地线连接，所述隔离电源的接地线另一端与所述地线连接。
3.根据权利要求2所述的气体流量测量系统，其特征在于，还包括：与所述地线隔离装置连接的可插拔接口，所述可插拔接口与所述隔离电源和所述隔离放大器连接。
4.根据权利要求1所述的气体流量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块还用于获取所述气体流量传感器感测所述气体流量数据的开始时间点。
5.根据权利要求4所述的气体流量测量系统，其特征在于，还包括：与所述数据采集模块连接的可视化模块，所述可视化模块用于获取所述气体流量数据，并根据所述开始时间点对所述气体流量数据进行时间同步处理后显示。
6.根据权利要求5所述的气体流量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块还用于对所述气体流量数据进行数据压缩，并将压缩后的所述气体流量数据传输至所述可视化模块。
7.根据权利要求6所述的气体流量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块对所述气体流量数据进行数据压缩前，所述数据采集模块还对所述气体流量数据进行多点数据平滑滤波处理。
8.根据权利要求6所述的气体流量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块对所述气体流量数据进行数据压缩前，所述数据采集模块还预先检测所述气体流量传感器在没有气体流动前的初始电压值，然后根据所述初始电压对所述气体流量数据进行校准。
9.根据权利要求1所述的气体流量测量系统，其特征在于，各个所述气体流量传感器的检测时长小于或等于8毫秒。
10.根据权利要求1所述的气体流量测量系统，其特征在于，所述数据采集模块还用于对所述气体流量数据进行ADC采样，所述ADC采样的采样数据不小于2ksps。
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