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以LabVIEW为软件开发平台构建气体金属转子流量计的检定系统
发布日期:2017/12/25 13:54:08
   以 PC 机、NI-6008 为主要硬件数据采集系统,和以 LabVIEW 为软件开发平台,构建了气体转子流量计的检定系统。操作者输入被检表和标准表的读数,系统会根据采集到的温度,压力的值,计算出流量计的各个状态的流量,以及两者比较所得的被较点的示值误差,实现温度压力实时监控,保存打印报表,以及拥有交互式的操作界面等功能。
  根据我国《计量法》及流量计规定的要求,必须定期对计量中的流量计的准确度进行检定。 以往转子流量计检定的方法一般采用钟罩计量器作为标准容器的容积法进行检定, 需要投入的成本较高,自动化程度低,不是专业人员几乎无法操作。 基于LabVIEW 的转子流量计检定装置很好地解决了以上问题。
  1 检定系统的硬件设计原理
  1.1 转子流量计的工作原理
  如图 1 所示, 被测流体从下向上经过锥管 1 和浮子 2 形成的环隙 3 时, 浮子上下端产生差压形成浮子上升的力,当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时,浮子便上升,环隙面积随之增大, 环隙处流体流速立即下降, 浮子上下端差压降低,作用于浮子的上升力亦随着减少,直到上升力等于浸在
  1.3 检定装置的硬件设计
  整个装置的检定的整体思路是通过标准表法来检定, 将标准流量计和被检流量计串联起来, 当检定用介质通过标准流量计和被检流量计时, 分别读取标准流量计和被检流量计的刻度流量。
  如图 2 所示,气体转子流量计检定装置由缓冲器、标准流量计,被检表安装台及相应的管道和阀门组成。
  流量计检定系统数据采集部分的硬件设计如图 3 所示,计算机采用 Dell 的 Optiplex 330 台式机,数据采集部分采用 NI-6008 数据采集卡,NI-6008 通过 USB 接至计算机。
  1.4 输入信号的采集电路
  此装置的模拟量输入有标准表前的 P0、T0; 被检表前的 P1、T1;压力和温度变送器输出的均为 4~20mA 的标准电流信号,在两线制变送器的两根导线之间接 24VDC 电源和一个 250Ω 电阻,这样将 4~20mA 的电流信号转化 1~5V 的直流电压信号,通过 NI-6008 送入计算机。 系统中需要测量的压力或温度信号共4 个, 数据采集模式采用差分法, 所以将通道 1~4 接 250Ω 电
  定 点 流量,等待流量稳定时,流量只与流量计前的温度 T、压力 p 有关。
  将标准表和被检表流量计读数填入程序相应位置,点击计算,程序会自动根据当时测得压力,温度,计算出标准表和被校表的标准流量值, 二者比较得出被校表的示值误差, 根据工作过程确定的流程图如图 4 所示。
  2.2 程序设计
  程序分为两部分, 一部分是检定界面, 第二部分是整个检定的工艺流程图。 对于两者的切换本程序使用 LabVIEW 中的 Table 容器选项卡。
  2.2.1 检定程序
  检定程序主要有两大功能,一是对数据的采集、计算,二是对检定结果进行报表产生,保存或者打印。由于本装置采用的是 NI 自己的数据采集卡, 所以只要安装了DAQmx,把数据采集卡插上就能使用。考虑到程序比较大,所以把数据采集部分做成子程序, 通过数据采集系统, 我们可以在程序前面板进行实时监控压力温度的变化。对于检定点的压力,温度采集,系统采用事件结构进行定时采集。通过事件结构可以确保流量与温度,压力相对应,利用计算程序计算,.在该计算程序中,包括把标准表流量,被检表流量转换为标准状态下流量功能,示值误差计算功能等。
  当被检表结束检测后,产生一份完整的报告是相当重要的,在本系统中, 采用 NI 公司开发的 Report Generation Toolkitfor Microsoft Office1.1 工具包, 它可以方便的生成 MicrosoftOffice 支持的报表,程序产生的报表模板如图 5。
  2.2.2 操作界面的设计
  系统操作界面如图 6。 整个系统界面明了清晰,第一部分为标准流量计的选择和被检表的量程输入, 标准表的选择关系到下面刻度点与流量点的对应关系, 而被检表的量程关系到示值误差的计算。 第二部分是压力和温度的显示部分,操作者可以实时观察系统的温度和压力。 第三部分是整个操作界面的关键,把被检表的检定点流量, 以及相应的标准表的读数输入检定点表格,然后单击计算按钮,程序会自动计算出各个状态的流量,并且得到被检表检定点的示值误差。 第四部分为报表的产生部分,通过单击按钮产生报表,系统就会自动产生操作者所需的报表,重新检定时只要单击表格清空按钮,再重复检定过程,就可以得到后面的报表,当然这部分程序包括对产生报表后的处理,保存或打印。 任何系统都有停止按钮,本系统中采用对话框的形式提醒用户是否真的退出, 当单击系统退出按钮是就会跳出此对话框,以达到警示的作用。
  3 结束语
  经过实际的使用证明:系统具有投资少、操作简便、用户界面美观等优点,可以对气体金属转子流量计进行检定。