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消除脉冲输出式流量计读值误差的方法



  常用脉冲采集式流量计检测过程中, 由于分辨力的存在, 引入了较大的读值误差。计算结果的示值误差不仅与脉冲当量有关, 还受检测时间的影响, 检测结果的重复性受分辨力的影响也较大。为了得到相对合理的检测结果, 往往需要较长的检测时间。究其原因, 主要是采集到的脉冲数并不能反映其在检测时间内的真实流量, 对于周期信号来说, 即检测时间与被检表脉冲周期不成整数关系。

1. 解决思路:

  从上述分析中, 可以很容易地提出这样的解决途径, 只要检测时间与被检流量计输出脉冲的起始和结束同步, 就可以准确地获取检测时间内被检表流量计的累积量。因此, 只要从检测时间的设定上作调整就可以达到消除读值误差的目的。

2. 实现方法:

  检测时间由检测控制信号和被检表输出脉冲共同得到。用被检流量计的输出脉冲作为触发脉冲, 当系统处于检测状态即检测电平为高电平时, 由被检流量计的第一个脉冲作为计数器的开门脉冲, 当系统由检测转为结束状态即检测控制信号处于低电平时, 将采集到的下一个脉冲作为计数器的关门脉冲。开门脉冲和关门脉冲形成一个时间闸门, 得到与被检流量计输出脉冲周期成整数倍关系的检定时间, 用时间闸门信号同步控制被检表输出脉冲计数器和时钟计数器, 如图1如示。

  将被检表输出脉冲作一延时后与时钟信号分别送入相应的计数器, 在时间闸门信号的控制下, 分别计数。对时钟信号进行计数, 可以得到实际的检测时间, 而此时被检表脉冲计数器得到的累计脉冲数准确地反映了该检定时间内流量计的累积量, 消除了分辨力差。

3. 电路设计:

  根据上述的时序图, 用一个D型触发器, 就可以达到改进设计的目的。在原有被检表脉冲计数器前, 加一个上升沿触发的D触发器, 检定控制信号 (检定时间粗设信号) 作为D触发器的输入信号, 被检表脉冲输出信号作为D触发器的触发脉冲, D触发器Q端输出作为被检表脉冲计数器和时钟计数器的使能端信号, 如图2所示。

图1 脉冲采集时序图
图1 脉冲采集时序图
 

图2 计数器控制电路
图2 计数器控制电路
 

  在检测装置中, 时间闸门信号同时作为标准器的控制信号。如在标准表法液体流量标准装置中, 它是标准表输出脉冲计数器的控制信号, 在容积法和质量法液体流量标准装置中, 时间闸门信号可以作为换向器换入换出控制信号, 以实现被检表和标准量测量过程的同步。

  综上, 通过采集被检表输出脉冲可以方便地实现自动检测, 但如果检测的时间设定不合理, 该种方式会带来较大的读值误差。当脉冲当量较大, 相应流量点输出的脉冲频率较低时, 读值误差将会极大地影响到检测的准确性, 甚至无法得出有效的检测结果。本文从检测时间的调整入手, 通过对采集电路的改进, 使检测时间内采集到的脉冲数能准确地反映其累积量, 从而消除了分辨力带来的误差。该种方法不仅可实现零误差读取被检表的累积量, 保证检测结果的准确性, 还可有效地节省检测时间, 提高检测效率。