基于单片机的多功能流量计设计与研究文献综述

 2023-11-09 09:11

文献综述

研究背景:近年来随着能源和水资源的全球性匮乏,和在石油、化工、电力、冶金、采矿、食品、轻工等很多工业生产过程中,对流量的测量都是必不可少的,因此全社会对流量计量测试技术的要求越来越高[1-3]。国家质量监督检验检疫总局批准发布了各种流量计量设备的检定规程,将流量计量设备的检定列为国家强制检定项目[4-5]。对于流量计量来说,各种流量标准装置是实施计量服务的主要手段,其自身的功能、精度与先进程度就显得至关重要。在对燃油测量精度越来越高的今天,任何微小的标准量值的差异都将导致严重的经济利益矛盾。因此计量的准确性愈来愈受到人们的普遍关注,如何进一步提高其测量精度是一个重要而又现实的问题。[6-8]

随着工业技术的发展,需要测量的流体日趋多样化,对流量测量的准确度要求越来越高。被测流体有气体、液体和混合流体,流体的粘度有高有低,流体的测量条件从高温到低温、从低压到高压,流体的流量范围很宽从微小流量到大流量[8]。工业生产过程中人们通常通过监测液体流量对生产过程进行远程监视和控制,以保证其生产过程安全高效运行、深层次提升产品质量、减少物质消耗、以提高经济效益、实现科学正规的管理[10-13]。因此,我们要根据被测流体的种类和流动状态以及测量场所等条件,研制一种基于单片机的多功能流量计。

研究现状:20世纪中期,伴随工业计量、能量研究、城市建设对流量测量的供需呈井喷式的增长,促使仪表得到空前的发展,进而,微电子技术和计算机的技术取得了飞跃的发展。极大地推动了仪表更新换代,新型流量计的种类迅速的繁多了起来[14-17]。现在,许多种流量计在市场中使用,使用过程中出现的麻烦也得到了进一步的解决。

我国因为近代流量测量技术起步比较晚,一直以来,我们使用的流量仪表都依赖进口,这就严重限制了我国大量使用流量测量计的使用数量[18]。从20世纪使用仪表修配发展初,到抗战后青岛、厦门等等一些沿海城市都聚集了现代流量仪表的民族企业。文献[19]中提出流量计以德州仪器公司生产的超低功耗单片机MSP430F1121为核心,具备液晶显示功能,功耗极低,整机的工作电流仅为75mu;A特别适合一次性电池长久供电的一种流量计,而文献[20]中则提出一种使用Windows平台,对带有Hart通讯功能的金属管浮子流量计的远程智能监测流量计,同时提出了在现场进行流量计算和参数修正、调整的方法。这一过程经历了仿造、自主设计、研究使用的过程,现如今近初具规模,基本上能满足中等水平流量仪表的需要。抗战胜利后我们的科技进行了飞速的进步,通过和其他发达国家的共同研究,我国的流量测量计水平进步了很多[21-22]。放眼国际,许多主流企业看准中国市场,在中国建立生产基地。其实,这在某种程度上机增强了我国自主研发的能力,为其增添了竞争因素。虽然我国在这方面已取得了长足进步,但由于技术革新。更新换代较快,在产品工艺上仍然有很大的提高空间。

发展趋势:近年来,随着新技术、新方法的不断出现,流量标定装置发展出现了多样化的趋势,主要表现为以下两大趋势:

  1. 不断提高流量标定装置的精度。高精度的流量标定装置通常采用静态质量法,研究的重点集中在减少称重系统的误差上。并考虑可能影响称重部分不确定度的外界因素。

  2. 新的测量方法和测量手段出现。

    随着流量计的性能不断提高,需要控制的参数,需要控制的参数越来越多,要求的控制算法越来越复杂,传统的机械液压式控制系统日益不能满足需要,并且它还有许多自身难以克服的缺点。例如,控制范围窄、精度不高、可更改性差、结构复杂、体积和重量较大等。远程智能液体流量计能够克服这些不足还能够充分发挥金属转子的潜力以及提供许多新的功能。

    研究意义和价值:流量测量应用于方方面面,农业生产、热电生产、化学工业生产、以及食物卫生等工业区域都离不开它的测量。化学工业中,要求化学因素分配比精准,保证产物的质量安全,防止发生安全事故,以是流量的精准测量尤为重要[23]。在利用各种介质进行的电力生产中,介质的流量测量和控制显得十分重要。比如温度过千的锅炉加水量突然减少,可能会导致锅炉发生爆炸事件[24]。这样,不仅仅对测量的精度要求很高,同时还必须在特定的环境下发出警报信号,来减少安全事故的发生。

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