气体流量压力测试系统.pdf

机电エ程技术201)年第40卷第10期
研究与开发
气伂流量压力测谎系统
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张晋涛,杜玉红,陈小龙,胡容
(天津エ业大学机电学院,天津300160
摘要:采用莱于PC机的数据采集系統,运用虚拟仪器技术的非电量的电子测量法,结合传感器技术、信号处理技术等,搭建硬件
设备,建立气体压力、流量等参数的在线监控系统,实现对测控系统的调节和控制
关键词:气流;数据采集; a VIEW;测试
中图分类号:TP274
文献标识码:A
文章编号:1009-9492(2011)09-0083-04
Gas Flow and Pressure Test System
ZHANGJIN-TAO, DU Yu-hong, CHEN Xiao-long, HU Rui
(Mechanical and Electronic, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160, China
Abstract: By using Pc-based data acquisition system, applying the non eletricity electronic measuring method of virtual instrument
technology, and combining with sensor technology and signal processing technology, this paper built hardware devices, and set up the on-
line monitoring system for gas pressure, flow and other parameters. By this method the control system for the regulation of gas control was
rea
Key words: flow; data acquisition; Labview; test
近年来,随着我国国民经济的快速发展,气1测量原理方案
体产品应用范围不断扩大。气体工业对近年来飞
测量原理方案如图1所示,在确定原理方案
速发展的微电子、新型材料、环境科学等高新技的基础上,对整个系统的硬件、软件两方面进行
术部门有重要影响,在这些部门中发挥着不可缺规划涉及,搭建硬件平台,同时采用 Lab VIEW建
少的作用。本系统对于气体流量与压力的测量
立数据采集系统进行调试,然后对系统的软硬件
主要以喷气织机作为载体,对其喷嘴喷出的气体进行调试、检测与控制,最后评定整个系统,用
做测量与分析,指导实践并产生积极意义。同时,于实践检验、测试和改进。
系统的建立也有助于在完成引纬条件下,尽量选
择较低的喷射张力,进行柔和的引纬以减少纬纱
系统硬件平台
测试
确定
断头及压缩空气的消耗。
系统
量
调试
检测
从硬件到软件,全面体现了一个系统的完整
原理
分析软
编写调试
标定
软件
控制
方案件需求
校正
性。从参数在线测量到控制系统,解决了喷气引
图1测量原理方案
纬的气流调控,满足引纬工艺参数的要求。该设
备可以提高产品的质量、降低能量的消耗,并且
对一个动态运行的气体流量压力进行测试和
为改善设备提供实验依据。基于虚拟仪器的气流
控制,关键是提取和处理该系统中压力、流量等
测试系统的研究涉及许多学科领域,如流体力学、
随时间动态变化的物理量。因此,提出构建以计
机槭学科、微电子学、测试技术、传感器技术等
算机为核心的基于虚拟仪器的流量压力测试系统
诸多方面。
和控制系统,目的是能较高精度、较高灵敏度、
收稿日期:2011-04-15
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研究与开发
批をエ木201年第40巻第10期
较高效率地获得压力、流量和温度等参数值,并数据采集卡以及计算机(PC机及软件平台)组
能利用微机对于数据的处理能力,最大限度地消
成
除测量的随机误差和系统误差以及干扰,完成自
(1)AOB-131型压力变速器:高性能,采用
动校正零点,自动显示、输出实验数据和实验曲微型放大处理电路的硅压阻传感器,具有抗震性
线的功能。
和抗冲击性好,精度高,稳定性好等优点。测量
系统利用压力、流量等传感器,检测气流的范围为-0.1-0-60MPa,供电电源为12VDC
状态,并根据测试值和经验值设置工作状态参数,36VDC典型24VDC,长期稳定性≤士0.2%FS/年
使其达到最佳工作状态。首先采用传感器连接系
(2) LWGYA型涡街流量传感器,4~20mA两
统,对情况进行监测,并将数椐传输给采集模块;线制电流输出,远传变送型,公称通径15mm,普
其次要进行数据传输和处理,利用计算机进行编通流量范围06-6m沿,准确度为1.0级。传感器
程和运算;最后由采集处理后的数据与标准数据具有精度高、重复性好、寿命长、操作简单等特
比较,给出比较数值,调控相应阙,以达到标准点,可应用于测量气体的体积瞬时流量和体积总
所需状态。
量
2测试系统框图
(3)USB2013数据采集卡:有标准插拔端口,
如图2所示,本系统采用空气压缩机供气,可即插即用,传输速度快。USB2013板上设计有
经过分水滤气器、油雾器等辅助元件实现对压缩12Bit分辨率的AD转换器和D∥A转换器,提供了
空气的过滤、除杂,然后进入喷嘴进行供气,保16路单端或8路双端的模拟输入通道和4路D/A
证气源。测试系统对气流进行采集,输人的流量
输出通道。AD转换器输人信号范围:±5V、±
压力信号通过流量传感器、压力変送器,再经过10V、0-10V;D/A转换器输入信号范围:0-5V
0~10V、±5V、±10V。16路开关量输人,16路开
关量输出且均能上电清零。使用本卡时最好通过
空气斥缩
主喷嘴
流量变送器
倍」板卡上的 EX VCC插座接上外接电源
全压探头
气动联件
(4)伺服控制单元:包括压力控制阀和流量
楠助喷
压力变送器
控制阀。
压力表
压力控制阀指控制系统中压力的阅类,可用
到减压阀,作用为将气阀压力减到每台装置所需
Labview
USB2013
电磁阀
显示、打印
要的压力,并且保证减压后压力值的稳定。可根
测试程序
数据采集卡
据需要选用直动式,先导式减压阀或者定值器,
图2气流测试系统
综合考虑。
流量控制阀通过改变节流口的通流面积来改
信号调理电路,把模拟信号变换为用于数据采集、变气体流量大小,从而实现运行速度控制。同样
控制过程、执行计算显示读出或其它目的的数字也可根据不同的需求选择相应的节流阀。
信号,将数字信号送至数据采集卡,可以对气流
5)除上述元件以外,还需要空气压缩机作
进行压力流量的测试。将数据采集卡的信息接入为实验用的气源提供装置,一台PC机及若干数据
电脑,通过 LABVIEW所构建的测试系统进行数据连线,气管,电磁阀等
采集,最后在程序界面进行图像与数据的显示和

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