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液体容积式流量计漏流引起的误差分析

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  《PEC倒裝芯片與高壓芯片》_吴欣彦(市场行销中心)一灯网LED技术研讨会

  范围大等优点,因此广泛地用于工业的流量计量,并且作为贸易结算的计量器具。

  容积式流量计的计量原理是利用机械测量的元件把液体连续地分隔成单位体积然后进行累加计算总量而实现流体的计量。

  容积式流量计的工作过程如下:流体持续地充满固定容积的计量仪器,然后将这部分流体持续的通道出口。在一次测量的过程中,我们通过记录这个过程持续的次数,然后再乘以计量仪器的容积,就得到了流过的液体的总量。

  我们首先从容积式流量计的结构出发,由于该流量计的计量空间是机械装置组合而成的,每一个部件都是运动的,这就导致部件之间存在间隙。因此,就会导致漏流。

  从公式可见,由于计量空间体积和齿轮比常数均为定值,所流量计的误差和流量之间的关系是受单位时间内漏流量的影响的。因此了解漏流量变化的原因对 提高液体容积式流量计检测准确度的是很有必要的 。

  新的流量计在使用一段时间后,经过磨合,齿轮间隙适合,漏流量一般是很小的。但是流量计在使用一定的年限以后,齿轮由于磨损,导致齿轮间间隙增大,漏流量也就随之变大。因此,对于频繁使用的容积式流量计要经常进行检查,检查后对磨损比较严重的齿轮要进行更换,这样才能保证流量计正常工作。

  我们都知道,温度可以使物体热胀冷缩,同理,对于流量计,当温度上升的时候,流量计的齿轮间隙会变得更大,流量计的漏流量就会上升。另外,在考虑漏流量的时候,我们还应考虑到温度上升引起的计量空间的增大,以及流体介质受温度影响体积膨胀等因素。

  当流量计进出口之间的压差比较小的时候,齿轮转动的速度较低,这个时候的漏流量就比较大。当进出口的压力较大的时候,齿轮回转的力矩较大,转速很高,漏流量也会变大,这个时候的误差也较大。因此,正常工作的时候,应该讲出入口的压力控制在合适的波动范围里,容积式流量计的漏流量才能保持在最小。

  流体的粘度发生改变的时候,漏流量也会发生显著的改变,粘度变大的时候,漏流量减小,粘度减小的时候,漏流量则会相应的变大。因此,JJG667也规定了检测用的流体和实际使用的流体的粘度应该一致。如果使用其他的流体进行检测,则应该注意我们使用的流体的误差不能超过该流量计误差限的0.3.

  现在使用的液体流量检测装置一般都是使用水来检测,但是液体容积式流量计一般都是用在石油行业中,油和水的密度相差甚大,这就导致由于水的粘度较低使得漏流量会变大,流量计计量的误差负偏。这个时候我们就必须对粘度进行修正后在使用。我们可以使用下面的公式进行修正。

  上式是在粘度和容积式流量计漏流量的关系成反比例的基础上推导出来的,从这个式子我们发现,在检测的过程中必须用到多种不同粘度的流体,这对于一般的检测机构来说有些困难。因此,现在解决这个问题的最好的办法就是现场提取流体进行检测,这样的话就能够最大程度的使检查流体和实际流体粘度一致,从而使漏流量的结果更加精确。

  上面我们分开讨论了各种因素对漏流量的影响,现在我们将这些因素结合起来讨论。

  我们知道,漏流量的形成是由于间隙引起的,间隙中的流动我们可以看成是平面间的流动。因此我们可以假设,间隙的宽度为a,流动方向的长度是L,部件的厚度是H,前后端得压力差为 Δp,流体的粘度为u。

  于是,我们可以根据已知条件得出漏流量的方程为 q=C*a*a*a*b* Δp /L/u。从这个式子我们可以看出,漏流量的大小间隙宽度的立方成正比,和压力差成反比。

  因此,漏流量的大小随间隙的变大而变大。另外,当流量越大的时候,部件前后损失的压力就越大,漏流量也就越大。基本误差公式如下:

  从上式我们可以看出,齿轮比和计量室的基本容积是不变的。流量计的误差主要受漏流量的影响。

  压力差和粘度是影响单位时间内的漏流量的主要因素。液体容积式流量计的工作原理是利用运动部件的重复运动来计量流体的体积的。在这个过程当中,产生机械的摩擦力阻力。当流体流过流量计的时候,还会产生由于粘滞力引起的流动阻力,因此,为了保证流量计的正常的运转,流量计的进出口必须有一定的压力差,压力差使得流体克服摩擦阻力和流动阻力。这儿所说的压力差,指的就是压力损失。

  我们根据流体力学中泄漏的流量取决于压差的基本原理,提出了一种差压补偿的测量方法,即根据容积式流量计人口与出口的压差来控制流量计转子的转速,进而控制流量测量值,使流量计转子转速紧随压差的变化自动调节。根据 这一思想,不需要提高容积式流量计的制造精度,也可以达到很高的测量精度,从而为探讨容积式流量计的测量精度提供了思路 。

  对于容积式流量计,通过它的流量一般用转子的转速表示,但是由于泄漏的存在,转子转速并不严格对应实际流量。由流体力学原理知泄漏量 q 与流量计人 口和出口的压差Δp的关系为:

  只要控制流量计两端的压差Δp,就可控制泄漏量q,进而控制检测精度,工作原理如图所示 。

  系统实现对流量计转子转速的实时控制,通过传感器检测出压差Δ p,经转换放 大后送人单片机分析处理,然后驱动控制电机带动流量计转子转动,使其转速达到与实际流量相匹配的值。系统主要组成可分为:压差检测 、信号采集与转 换、信号分析与处理及控制电机的驱动,如图所示 。

  压差检测模块包括压差传感器和抗干扰转换电路,功能是将流量计入口与出口的压差ΔΡ转换为模拟电压信号。首先采用电容式压差传感器将压差ΔΡ转换为 电容信号,电容式压差传感器具有结构简单、小型轻量 、精度高和互换性强等优点,其工作原理是将压差的变化转换为电容极板相对位置的变化,从而改变电容量或容抗量;抗干扰转换电路将电容量或容抗量的变化转换为标准的电压信号,滤除干扰,从而达到非电量电测的目的。

  液体流量变化的复杂性给压差检测提出了较高的要求,其输出模拟电压信号能 否实时准确的反映压差的变化是检测的关键 。在精确测量中,压差ΔΡ是时变的微小信号,易被各种干扰淹没,必须提高信噪比,故电容转换成电压的电路需要进行抗干扰设计。平衡电路能够很好地抑制共模,经导线传导耦合到电路的噪声干扰可加滤波器消除。压差检测电路的设计将影响到整个系统的精度 。

  采用电压放大电路和 A/D转换电路,将模拟电压信号放大并转换成可被单片机 接收的数字信号 。

  由于压差ΔΡ控制系统的非线性 、时变不确定性和纯滞后性,故很难获得系统的精确数学模型,采用模糊PID控制是较为理想的选择。模糊PID控制将模糊决策理论和 PID控制结合起来,发挥两者的优点,这种 Fuzzy — PID复合型控制器, 将实践积累的经验知识用控制规则模型化,然后运用推理便可对PID参数实现最佳调整,对复杂控制系统具有良好的控制效果 。其中,模糊控制规则确 定的原则是必须保证控制器的输出能够使系统输出响应动 、静态的性能达到最佳,是控制性能实现的关键 。

  单片机发出的控制信号驱动控制电机,调整转子转速 ,使之与流量的实际值匹配。采用步进电机作为控制电机,因为步进电机可以接受数字信号,但不能直接接受 A/D转换器输出的脉冲, 必须使用专用的驱动设计——步进电机驱动 器,步进电机和驱动器构成了一个有机整体,其运行性能取决于两者的密切配合 。

  根据流量计结构和测量误差,结合传感器技术和控制原理,提出用差压补偿法进行容积式流量计流量的测量,该方法不需改变原来流量计的结 构,简单易行, 通用性强,测量精度高,可广泛应用到各种要求较高的流量测量中。

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  HEDR-542X系列是高性能,低成本的双通道光学增量型编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 HEDR-542X内置编码器采用反射技术来感应旋转位置。该传感器由LED光源和光电探测器IC组成,采用单个SO-8表面贴装封装。 HEDR-542X编码器的输出是两个正交的方波。这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。 功能 双通道正交输出 快速简便的装配 成本效益 小型电机系统的理想选择 -10°C至85°C工作温度 可提供直角连接器 可提供固定螺钉配置或压配合/粘合剂安装配置的集线器 可提供外部安装耳机...

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  AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,适用于大批量应用,体积小,表面贴装包装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受到设计约束的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可插补以实现更高特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 双通道用于方向感应的模拟输出 单5.0V电源 -40 C至85 C绝对工作温度 分辨率:7.09线/ mm 应用程序 电机 外置编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...

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  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控 360 e AEDR-8502-102的订购数量为100件。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。兼容TTL,AEDR-850X的输出 3通道光学编码器可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90 e,微型编码器 AEDR-8500-102的订购数量为100个。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180 e AEDR-8501-102的订购数量为100件。 应用程序 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,带有数字输出,采用反射技术进行运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90 e AEDR-8500-100的订购数量为1,000件。 应用 闭环步进器电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控 360 e AEDR-8502-100的订购数量为1,000件。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 投...

  AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,是大批量应用的理想选择。它的小尺寸和表面贴装封装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受设计限制的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可以进行插值以获得更高的分辨率,从而满足不同应用的不同分辨率需求。特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 用于方向感测的双通道模拟输出 单5.0V电源 -40 C至85 C绝对工作温度 分辨率:7.09行/ mm(180行/英寸) 应用程序 电机 已安装的编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...

  HEDR-54xx系列编码器的定心工具。它将底板与电机轴对齐。 应用 背光按钮/开关

  AEAT-84AD提供光电机械单元的所有功能,以便通过单圈绝对值编码器实现绝对多圈编码器,组合容量最高可达30扩展温度下的位。 该单元由一个IR-LED电路板,一个光电晶体管(PT)电路板和布置在PCB之间的6或7个齿轮组成。 功能 16384(14bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值。直径55毫米,典型高度12.2毫米。 工作温度-40C至125C 机械联轴器采用14齿齿轮小齿轮,模块为0.3 运行速度高达12,000 rpm 用于电源和信号的2x4极引脚条 应用 机器人 li

  Broadcom的AEAT-84AD通过提供多圈功能增强了AEAS-7000单圈模块的功能,并且无需对齐(通过其即插即用功能)。值得注意的是,它能够在高达125℃的温度下运行,使应用程序在更恶劣的操作环境中使用。 Broadcom的AEAT-84AD是一个附加模块,可为AEAS-7000增加电机轴转数计数能力,AEAS-7000是业界最小的高端产品。速度,即插即用的绝对编码器。 AEAS-7000绝对编码器和AEAT-84AD轴转数计数模块的组合采用模块化方法,与其他方法相比,可将组装步骤数减少到4个这需要多达8个步骤。编码器组合还可将所需组件数量从大约120个减少到4个,从而降低了库存,制造和采购成本。因此,客户的供应链正在简化!此外,它还通过业界首创的即插即用功能消除了对多个校准调整的需求,从而缩短了制造商的设计周期。 绝对编码器用于需要有关组件位置信息的机器之前发生任何动作。 AEAS-7000 / AEAT-84AD的位置分辨率范围为12位至16位,结合12位或14位旋转计数分辨率。 功能 4096(12bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值直径55 mm,典型高度12.2 mm。 工作温度-40C至125C 通过14齿齿轮小齿轮机械联轴器,模块为0.3 工作速度高达12...

  Broadcom® BCM81724是单芯片8倍; 56 Gb / s到16× 25 Gb / s NRZ倒档变速箱,8次; 56 Gb / s PAM-4直通模式PHY。它支持PAM-4和NRZ数据格式。它支持Retimer,Forward和Reverse Gearbox模式。它还支持1G,10G,25G,40G,50G,100G,200G和400G线卡应用。 片上时钟合成由低成本的156.25 MHz参考时钟执行高频,低抖动锁相环(PLL)。 BCM81724采用先进的低功耗16纳米CMOS技术制造,可提供19毫米和更短的时间; 19毫米,0.8毫米间距,484球BGA,符合RoHS标准的封装。 特性 主机端接口:30 dB 线 dB 芯片到模块(C2M)兼容 正向和反向变速箱模式和重定时器模式 支持前向纠错(FEC) 支持400G-CR8模式 线路侧接收器集成交流耦合电容 PAM-4和NRZ的多标准和线速支持 连续自适应均衡器 线路和系统侧环回 PRBS发电机/错误检查器 线路侧每个通道的眼睛监控,通过MDIO访问 单个低成本REFCLK输入 恢复时钟输出 支持SGMII传递 与Broadcom ASIC和商用交换机芯片互操作 低功耗16纳米CMOS设计 19毫米与时间; 19毫米BGA,0.8毫米球...

  HEDS-5500/5540,HEDS-5600/5640和HEDM-5500/5600是高性能,低成本,双通道和三通道光学增量编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 每个编码器都包含一个带透镜的LED​​光源,一个带探测器和输出电路的集成电路,以及一个在发射器和探测器IC之间旋转的码盘。 HEDS-5500/5600和HEDM-5500/5600的输出是两个正交的方波。除了两个通道正交之外,HEDS-5540和5640还具有第三通道索引输出。该指数输出为90度电高度,真正的指数脉冲,在码盘每旋转一圈时产生一次。 HEDS系列采用金属码轮,而HEDM系列采用胶片码盘,可实现分辨率到1024 CPR。 HEDM系列没有第三个通道索引。 这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。对于直径较大的电机,HEDM-5600和HEDS-5600/5640具有外部安装耳。 正交信号和索引脉冲通过位于0.1英寸中心的五个0.025英寸方形引脚进行访问。 / p

  目前可提供每转96到1024个计数的标准分辨率。有关其他分辨率,请咨询当地的Agilent Technologies销售代表。 功能 带有可选索引脉冲的双通道正交输出快速简便的装配无需信号调整外部安装耳可用低成本分辨率每转最多1024个计数小尺寸 -40°...

  AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20 C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180 e AEDR-8501-100的订购数量为1,000件。 应用 关闭Loop步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 ...

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点击数: 录入时间:2019-07-20 11:10【打印此页】【返回

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