zlj-1型钟罩流量计检定仪的研制

zlj-1型钟罩流量计检定仪的研制

风速和风速是矿山安全的重要参数之一。风流不但能够给矿井提供足够的新鲜空气,创造必要的工作条件,保证井下工人呼吸需要的氧气,而且能够冲淡甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)等各种有害气体,排除矿尘,降低井下温度,保证煤矿的安全生产。因此准确测量井下风速、风量的变化情况,对矿井的安全生产具有一定的重要性。目前测定的矿井风量的仪表,普遍采用的是流量计。各种流量计在购置时都附有真实流量(1/min)和流量计流量(格/min)关系的性能检定曲线,但在使用过程中,由于流量计运动部件的摩擦与磨损、矿尘的堵塞与潮湿空气的影响,以及工作中因不慎发生的碰撞、震动,都会使流量计的流量与真实流量之间的对应关系发生变化,这就需要对流量计进行整修和重新检定。通常每台流量计使用半年后就必须进行重新检定。流量计的重新检定通常采用钟罩式气体计量器进行。大同矿务局通风处即使用图1所示的流量计检定系统。但由于该检定器采用了U型压力计和水银温度计人工测量器内压力和温度、计前压力和温度。眼睛观看压力和温度的示值格数,这项工作靠手工测量和人工计算,工作量大而且难以保证准确,为此笔者研制ZLJ-1型钟罩流量计检定仪。这也是继文献介绍的FBY-1型风洞风表检定仪之后的补充研究。1主要功能和参数1.1气体计量器内和被检流量计有限流量pa和自动测量数据能用光电管装置自动测量出钟罩式气体计量器中排出的气体体积(l)和排出时间(min)。能自动测量出钟罩式气体计量器内和被检流量计前面的气体绝对压力(Pa),以替代U型压力计,及自动测量出钟罩式气体计量器内和被检流量计前面的气体绝对温度(K),以替代水银温度计,能输入环境参数等数据,能依据测试结果和输入的参数计算出流量计在刻度状态下的实际流量(1/min)和示值误差,以替代人工繁琐的计算,并能将计算结果打印出来。1.2温度条件。据专业,在建构过程中,把生(1)动态测量精度5‰;(2)静态测量精度3‰;(3)测量范围:0～99991/min;(4)仪表输出口:串口;(5)电源:220V±10%;50Hz;(6)环境条件:温度-20℃～40℃;湿度95%以下;粉尘浓度在30±5mg/ma;(7)显示方式:数码显示;(8)TPμP-40P并行面板式智能微型打印机输出。2测量流量计ZLJ-1钟罩流量计检定仪是用于测量钟罩式气体计量器器内绝对压力及其单位时间内排出气体的体积,和测量被检流量计计前绝对压力两种功能于一体的新型测量仪表,它通过安装在仪表内的两个绝压传感器,替代U型压力计,经过气体压力传感器转换成电信号,经过8031单片机系统处理,即可实时检测并记录到器内和计前绝压;亦可通过安装于钟罩式气体计量器上的光电管装置,检测出计量器单位时间内排出气体的体积;在测量器内、计前绝对压力的同时,可利用恒流源信号转换出器内、计前的绝对温度来。再通过键盘输入大气压力、室温、每毫米排出气体体积、计量时间的刻度间距、流量计上限刻度流量等参数,从而可计算出它的实际流量等。图2给出ZLJ-1型钟罩流量计检定仪系统模型图。现分述如下:2.1槽型光栅传感器检测装置由光敏三度极管3DU4等元件组成的单位时间排出气体体积的光电管检测装置,是利用了槽型光敏三极管3DU4来检测钟罩式气体计量器上的排泄指针的位置。放大器OP07等元件组成的消除环境光干扰电路和放大电路,以及斯密特74LS14后处理电路使得检测系统更加可靠准确。2.2实时气体绝对温度检测通过安装在仪表内的两个绝压传感器,既可替代U型压力计,又可替代水银温度计,经过气体压力传感器的压力信号和恒源温度信号转换成电信号,经过8031单片机系统处理,即可实时检测并记录到器内和计前绝对压力和绝对温度。由软管、气体绝压传感器(CYX5K型,量程0KPa～5KPa)、高阻抗输入差分放大器(ZF430恒流源、LM324和OP07等元件组成)、A/D转换(ADC0809)、8031单片机等组成了上述检测系统。测到了这些参数后,加上输入检测时的环境参数,如大气压力、温度、空气密度、订正系数、每毫米排出气体体积、计量时间的刻度间距、流量计上限刻度流量等,就可以计算出相应的实际流量值及示值误差等。2.38计检定仪样机照片系统对8031系统笔者亦选用了武汉尚吉电子研究所生产的SCB-I型分体式单片单板机直接使用。图3给出了ZLJ-1型钟罩流量计检定仪样机照片。该系统具有以下特点:①采用8031单片机,硬件系统大为简化,从而使系统工作可靠,又可节省投资。②系统安装的光电管开关读数装置,使得时间的计量不用再卡秒表,而用单片机内的时钟自动进行,从而提高了测量的精度。③采用先进的抗干扰软件技术,可在干扰较强的环境下正常工作。④由于采用了压力和温度的自动检测装置,显著减少了因为人工测量所造成的各种随机误差。3软件方案的设计3.1流量计测量方法我们设计软件时,常以下述的思路来代替程序框图,下面是该检定仪8031系统测量计算子程序的思路(仅以测量第一点为例):①在U状态下,按键,显示U11,开计数器中断。②中断时即计时刻⇒T1,再次中断时计时刻⇒T2,之后关中断。③若T1为零时,等光电管第一次中断,即转③。④读钟罩气体计量器内和被检流量计前面的气体绝对压力Ps,Pm.⑤读钟罩气体计量器内和被检流量计前面的气体绝对温度Ts,Tm.⑥若T2为零时,等光电管第二次中断,即转⑥。⑦计算开中断时间τ=T2-T1,单位:十毫秒。并计算排出的气体体积V=K·h0,K为钟罩流量计每毫米排出气体体积(升),h0为计量时间的刻度间距(mm)。程序开始已设置,还可以按[输入]键修改。⑧计算并显示流量计在刻度状态下的实际流量Q(1/min):Q=322.8*V/τ*Ps/Ts*sqr(Tm/Pm)⑨按任意键则显示y,请输入在此次测定时的,流量计在刻度流量Q1(升/分),之后计算流量计示值误差Δ=(Q-Q1)/Qmax*100%.Q1为流量计在刻度流量、Qmax为流量计的上限刻度流量。系统主程序和文献类似,其它子程序从略。3.2汉字提示的输出在单片机系统中通常采用微型打印机打印少量的测试结果,笔者常采用汉字提示使之输出更清楚明了。下面是笔者使用多年BASIC实用程序清单,只要把本程序的数据语句修