智能氣體標準體積換算系統的製作方法
2023-05-14 20:39:31 2
專利名稱：智能氣體標準體積換算系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能氣體標準體積換算系統。
背景技術：
隨著科學技術發展，尤其燃氣能源行業作為新興行業，發展迅猛，對於管道內流動的氣體要求實現更為公正、科學的計量。而管道內氣體體積受壓力溫度影響非常大，這需要將管道中在各種壓力溫度狀態下流動氣體，根據氣態方程統一轉換成標準壓力溫度參比條件，轉換後的氣體體積稱之為標準體積，然後再對氣體體積進行計量。因此壓力、溫度測量的精度，將直接影響到對標準體積計量的精度。尤其是壓力，無論是大氣壓力還是管道內氣體的壓力，它細微的數值變化，都將對標準體積的換算產生很大的影響。目前，在國內外流量儀表智能標準體積換算系統中，對於管道內氣體壓力的採集、 檢測有兩種方法。1、絕壓檢測法直接使用絕對壓力(簡稱絕壓)傳感器，檢測出管道內氣體的絕對壓力，為標準氣體體積的換算，提供壓力數據。由於壓力傳感器的精度是滿量程精度，同樣的精度值，量程越大的壓力傳感器，絕對誤差值越大。實際應用中，所選傳感器的量程，至少要大於使用地的當地大氣壓，一般使用地點的大氣壓在lOOltfa左右，因此所選壓力傳感器量程不低於200kPa。以絕壓傳感器精度
F 來計算，200kPa的壓力傳感器量程帶來的絕對誤差值將是2kPa。而許多在線運行的低壓管道中，氣體的相對壓力不超過5kPa(即管道內氣體實際加壓5kPa)。在這種低於5kPa 的實際使用壓力的情況下，測量數據的絕對誤差值卻達到2kPa，這時系統換算出的標準體積是很不精確的。2、相壓檢測法使用相對壓力(簡稱相壓)傳感器，測出管道中氣體的相對壓力，為標準氣體體積的換算，提供壓力數據。大氣壓力數據不是實時採集獲得，系統進行標準體積換算時，需對參與運算的大氣壓力進行設置，方能進行。在實際的連續運算中，由於相壓傳感器無法採集到大氣壓力，就需對大氣壓力的數據進行設置，而頻繁進行大氣壓力的數據設置，顯然是不現實的，因此採用設置輸入使用地年平均大氣壓力的方法。這樣只要年平均大氣壓力準確，經過一年的計量和換算，結果也會是準確的。但是，年平均大氣壓不等同於每時每刻的實時大氣壓，也不等同於一年內某一段時間的大氣壓，因此，單獨取出一年內某段時間內的換算數據，都不是很精確的。這會導致系統實時數據不精確，短期數據匯總偏差大，需要全年數據匯總才能得到相對精確計量數據。綜上所述，現在使用的標準體積換算系統中普遍存在氣體壓力數據採集精度不高、可靠性不強、系統不穩定的問題。
實用新型內容本實用新型是為了克服現有技術中的不足之處，提供一種智能氣體標準體積換算系統，以提高壓力採集數據的精度和準確度，為管道中流動氣體的標準體積的計量換算提供更為精確的測量數值，得到可靠公正的實時數據。本實用新型通過下述技術方案實現一種智能氣體標準體積換算系統，其特徵在於，包括管道壓力傳感器、管道壓力數據接口、主運算晶片、大氣壓力傳感器、運算放大晶片、穩壓晶片，所述穩壓晶片的電源輸出端與所述管道壓力數據接口的電源輸入端連接，所述管道壓力數據接口的電源輸出端與所述管道壓力傳感器的電源輸入端連接，所述管道壓力傳感器的信號輸出端與所述管道壓力數據接口的信號輸入端連接，所述管道壓力數據接口的信號輸出端與所述運算放大晶片的信號輸入端連接，所述運算放大晶片的信號輸出端通過A/D轉換器與所述主運算晶片的管道壓力數據輸入端連接，所述大氣壓力傳感器的數據輸出端與所述主運算晶片的大氣壓力數據輸入端連接。本實用新型具有下述技術效果本實用新型的智能氣體標準體積換算系統分別引入兩路兩種壓力傳感器，一路為專門採集、檢測大氣壓力的大氣壓力傳感器，一路為測量管道內氣體壓力的相對壓力傳感器。採用大氣壓力傳感器，儘可能的減少了因壓力傳感器的滿量程精度而帶來的絕對誤差值。且大氣壓力變化量很小，選擇合適的大氣壓力傳感器量程後，能使得大氣壓力傳感器始終工作在85%至95%量程範圍內。在測量管道內氣體壓力方面，由於排除了大氣壓力的因素，可選擇最接近管道內氣體相對壓力量程的相對壓力傳感器，這樣最大限度的減少了因壓力傳感器的滿量程精度而帶來的絕對誤差值。通過分別將獲得的高精度壓力數據，提供給智能氣體標準體積換算系統，不僅能夠提高智能氣體標準體積換算系統中壓力採集數據的精度和準確度，而且直接提高了對氣體進行標準體積計量的精度，得到可靠公正的實時計量數據，可靠性高，穩定性強。
圖1為本實用新型智能氣體標準體積換算系統的原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。圖1為本實用新型智能氣體標準體積換算系統的原理圖，包括管道壓力傳感器、 管道壓力數據接口、主運算晶片、大氣壓力傳感器、運算放大晶片、穩壓晶片，所述穩壓晶片的電源輸出端與所述管道壓力數據接口的電源輸入端連接，所述管道壓力數據接口的電源輸出端與所述管道壓力傳感器的電源輸入端連接，所述管道壓力傳感器的信號輸出端與所述管道壓力數據接口的信號輸入端連接，所述管道壓力數據接口的信號輸出端與所述運算放大晶片的信號輸入端連接，所述運算放大晶片的信號輸出端通過A/D轉換器與所述主運算晶片的管道壓力數據輸入端連接，所述大氣壓力傳感器的數據輸出端與所述主運算晶片的大氣壓力數據輸入端連接。大氣壓力傳感器是具備標準數字1 通訊輸出高精度傳感器，整機精度高於1%。 在主運算晶片通過1 總線，向大氣壓力傳感器發出壓力採樣命令後，大氣壓力傳感器對大氣壓力進行檢測。檢測完畢後，將檢測數據存在內部寄存器中，並發出轉換完成信號。主運算晶片收到轉換完成信號後，再通過1 總線從大氣壓力傳感器的寄存器中，取出大氣壓力檢測值，即成功完成一次大氣壓力檢測過程。管道壓力數據接口採用Port接口，用於連接管道壓力傳感器。運算放大晶片採用TLC3702晶片，主運算晶片採用PIC16F72-E/SP晶片。管道壓力傳感器壓力信號通過管道壓力數據接口輸出到運算放大晶片，通過運算放大晶片進行放大，放大後的信號經過A/D 轉換器數字量化後，傳入主運算晶片進行計算處理，即成功完成一次管道壓力檢測過程。主運算晶片根據大氣壓力數據和管道壓力數據進行計算，可靠性高，穩定性強。
權利要求1. 一種智能氣體標準體積換算系統，其特徵在於，包括管道壓力傳感器、管道壓力數據接口、主運算晶片、大氣壓力傳感器、運算放大晶片、穩壓晶片，所述穩壓晶片的電源輸出端與所述管道壓力數據接口的電源輸入端連接，所述管道壓力數據接口的電源輸出端與所述管道壓力傳感器的電源輸入端連接，所述管道壓力傳感器的信號輸出端與所述管道壓力數據接口的信號輸入端連接，所述管道壓力數據接口的信號輸出端與所述運算放大晶片的信號輸入端連接，所述運算放大晶片的信號輸出端通過A/D轉換器與所述主運算晶片的管道壓力數據輸入端連接，所述大氣壓力傳感器的數據輸出端與所述主運算晶片的大氣壓力數據輸入端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種智能氣體標準體積換算系統，以提高壓力採集數據的精度和準確度，為管道中流動氣體的標準體積的計量換算提供更為精確的測量數值，得到可靠公正的實時數據。穩壓晶片的電源輸出端與管道壓力數據接口的電源輸入端連接，管道壓力數據接口的電源輸出端與管道壓力傳感器的電源輸入端連接，管道壓力傳感器的信號輸出端與管道壓力數據接口的信號輸入端連接，管道壓力數據接口的信號輸出端與運算放大晶片的信號輸入端連接，運算放大晶片的信號輸出端通過A/D轉換器與主運算晶片的管道壓力數據輸入端連接，大氣壓力傳感器的數據輸出端與主運算晶片的大氣壓力數據輸入端連接。本實用新型的計算系統採集精度高，可靠性高，穩定性強。
文檔編號G01F22/02GK202171488SQ20112027724
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月2日 優先權日2011年8月2日
發明者梁國棟, 毛行星 申請人:天津市第五工具機廠, 天津職業技術師範大學附屬高級技校