脉冲式输出流量计的信号测量
流量计按照流量设备测量原理的几种分类介绍
流量计按照流量设备测量原理的几种分类介绍流量设备的分类，按照流量设备的测量原理可分为：容积式流量计，速度式流量计，靶式流量计，电磁流量计，旋涡流量计，转子流量计，差压流量计，超声波流量计，质量流量计等。
1、转子流量计浮子流量计，又称转子流量计，是变面积式流量计的一种，在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，浮子可以在锥管内自由地上升和下降。
在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到与刻度盘指示流量。
一般分为玻璃和金属转子流量计。
金属转子流量计是工业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计。
国内转子流量计的生产厂家很多，主要有承德克罗尼(采用德国科隆技术)、开封仪表厂、重庆川仪、常州成丰都生产转子流量计，由于转子流量计精度高，重复性好，在小管径(≤200MM)流量检测方面得到广泛应用。
2、容积式流量计容积式流量计是通过测定壳体和转子之间形成的计量容积来测量流体的体积流量。
根据转子的结构形式，容积式流量计有腰轮式，刮板式、椭圆齿轮式等。
容积式流量计特点是测量精度高，有的可达0.2%;结构简单可靠;适用性广;耐高温高压;安装条件不高。
广泛应用于原油等油品的测量。
但由于是齿轮传动，管道的块状物是最大的隐患，需要在设备前装过滤器，寿命有限，经常需要维修。
3、差压流量计差压流量计是一种使用历史悠久，实验数据较完善的测量装置。
它是以测量流体流经节流装置所产生的静压差来显示流量大小的一种流量计。
最基本的配置是由节流装置、差压信号管路和差压计组成。
工业上最常用的是节流装置是已经标准化了的“标准节流装置”。
如，标准孔板、喷嘴、文丘利喷嘴、文丘利管。
现在节流装置特别是喷嘴流量测量朝一体化方向，将高精度的差压变送器和温度补偿与喷嘴作成一体化，大大提高了精度。
采用皮托管技术可对节流装置进行在线标定。
如何用高速输入脉冲测定瞬时流量
如何用高速输入脉冲测定瞬时流量
西门子S7-200 PLC高速计数功能除用于常见的运动控制系统转速测量之外，在流量计量方面也有着广泛的用途。
由于PLC内部没有相应的算法来计算频率，因此，测定脉冲输出信号的流量计的瞬时流量就需要在STEP 7 Micro/WIN中通过以下三部分编程来实现：(１) 定义高速计数器计数流量计输出脉冲；(２) 采用定时中断采集周期时间内高速脉冲输入；(３) 计算高速输入脉冲频率并通过流量换算公式：瞬时流量(ml/s)=脉冲频率（pulse/s）÷脉冲当量（pulse/ml）计算瞬时流量。
1 定义高速计数器
脉冲输出信号的流量计适用于单相计数，因此在主程序中定义高速计数器模式0，将HSC0 的控制字节SMB37赋值16#C8，启用高速计数器﹑更新初始值﹑设定计数方向为增计数，并使用SM0.1初始化高速计数器，如图1所示。
图1定义高速计数器
2 高速输入脉冲频率计算
为保证瞬时流量的准确性及实时性，须按照一定的时间间隔采集高速输入脉冲。
示例中采用定时中断0每隔250ms更新高速输入脉冲值HC0，并在中断程序中应用该数值运算得到高速输入脉冲频率，如图2，图3所示。
图2定时中断
图3 高速输入脉冲频率计算
为采集250ms时间间隔的脉冲值，在频率计算的同时，需要更新高速计数器。
由于只是更新初始值，因此初始化高速计数器时设定的控制字SMB37 不用再做更改，调用HSC指令即可。
3瞬时流量计算
参考流量换算公式，在中断程序中通过编程运算即可计算出瞬时流量，如图4所示。
图4 瞬时流量计算
关键词
高速输入脉冲，瞬时流量。
脉冲 累积流量
脉冲累积流量脉冲累积流量（Pulse Accumulated Flow）是指通过计算脉冲信号的数量来测量流体或气体的流量。
脉冲累积流量器由一个流量传感器和一个计数器组成，其中流量传感器负责检测流动中的脉冲信号，计数器则负责记录和累加这些脉冲信号的数量。
本文将介绍脉冲累积流量的原理、应用和优势。
一、脉冲累积流量的原理脉冲累积流量的原理基于流体或气体通过管道时产生脉冲信号的特性。
当流体或气体通过流量传感器时，流动的速度会使传感器内部产生一个脉冲信号。
根据流动速度的不同，每个单位时间内的脉冲信号数量也会不同。
传感器会将这些脉冲信号发送给计数器，计数器则记录并累加这些信号的数量。
根据脉冲信号的数量和某一特定时间段内的流动时间，就可以计算出流体或气体的累积流量。
二、脉冲累积流量的应用脉冲累积流量广泛应用于工业自动化控制领域和流量计量领域。
在工业自动化控制领域，它常被用来监测和控制液体或气体的流动。
例如，在水处理系统中，脉冲累积流量计可以用来测量供水管道中的水流量，从而实时监测供水情况，并进行必要的控制和调节。
在化工生产过程中，脉冲累积流量计可以用来测量各种液体的流量，帮助企业合理调配生产资源，提高生产效率。
在流量计量领域，脉冲累积流量器也被广泛应用于各种场景。
例如，汽车加油站通常会使用脉冲累积流量计来计量加油机中的汽油、柴油或液化石油气的流量，确保加油数量准确无误。
另外，脉冲累积流量计还可以应用于热能计量系统中，用来测量供暖、供冷或供热水系统中的热量流量，为用户提供准确的能源消耗数据。
三、脉冲累积流量的优势脉冲累积流量具有以下几个优势：1. 高精度测量：脉冲累积流量器可以精确地测量流体或气体的流量，实现高精度的计量。
2. 高可靠性：脉冲累积流量器采用数字计数器进行信号处理和计量，免受环境干扰和噪声的影响，具有高度的可靠性。
3. 易于维护：脉冲累积流量器具有结构简单、安装方便的特点，易于维护和清洁。
4. 多种输出方式：脉冲累积流量器可以通过不同的输出方式将测量结果传递给其他设备，如模拟信号输出、数字总线通信等。
脉冲型涡街流量计原理
脉冲型涡街流量计原理
脉冲型涡街流量计是一种利用涡街效应测量流体流速和流量的仪器。
其原理如下：1. 涡街产生：当流体通过装有涡街传感器的流量计内的流道时，会在流道后方产生涡街。
涡街是由于流体流过流道后，在流道两侧形成交替出现的涡旋所引起的。
2. 涡街传感器：涡街传感器一般由涡街体和感应线圈组成。
涡街体是一个固定在流量计内的金属片，其后方有一根固定在流量计上的感应线圈。
当涡街通过感应线圈时，感应线圈会感受到涡街的运动。
3. 涡街传感器输出：感应线圈感受到涡街的运动后，会产生交变电压信号。
涡街的运动频率与流体的流速成正比，因此交变电压信号的频率也与流速成正比。
4. 流速计算：流量计会根据交变电压信号的频率来计算流体的流速。
通常，流量计会将交变电压信号转换为脉冲信号，每个脉冲代表一定的流量。
5. 流量计算：根据脉冲信号的数量和流量计设定的脉冲系数，可以计算出单位时间内流体的流量。
脉冲系数是由涡街流量计的特性决定的，可通过校准来确定。
总之，脉冲型涡街流量计利用涡街效应来测量流体流速，然后根据流速计算流量。
该原理简单、可靠且精度较高，适用于各种工业领域的流量测量。
脉冲信号流量计仪表系数的两种实现方法
＝ 一
式 中； ， 卜
（ ２）
流量计的输出频率 ｉ
光栅脉冲频率。
因此 ， Ｋ系数 的测定 又转 化 为流量 计输 出频 率 和光
栅 脉 冲频 率 的 测 量 。
三 、 表 系 数 的 两 种 实 现 方 法 仪
１软 件 实 现 测 量 ．
在 流 量 计 的 检 定 中 ． 常用 流 量 计 仪 表 系 数 的误 差 通 来 评 价 流 量 计 的 准 确 度 等 级 。我 所 研 制 了 主 动 式 体 积 管 油流量标准 装置 ， 来完成 各式 流量计 的检定／ 准工 作 。 用 校
计 脉 冲数 ， 过 流量 计脉 冲计 数 器溢 出信 号来 停止 测量 。 通
原 理 如图４ 示 。 所
流 量 计 脉
定 时器值 。由实 验得 到 ． 软件 查询 执行 引起 的误差 可 以忽
略 不 计 由 于 这 种 方 法 是 在 同 一 时 间 内 ． 接 测 量 流 量 计 直
校 准 中 ． 仪 表 系 数 的 两 种 实 现 方 法 进 行 分 析 其
一
栅 每个 输 出脉 冲对应 的距 离 ； — — 流体 截 面 积 ； ２ Ａ Ⅳ一
光 栅 输 出脉 冲 数 ； — — 流 量 计 输 出脉 冲 数 。 Ⅳ 因 为 ｆ、 固 定 值 ， ｌ Ａ是 记
Ｎｌ
光脉］ ＿＿ …』 栅冲 ｎ『ｎ『ｆｎ… ＿ ＿ １］ １ Ⅱ
制 脉冲
量计 的脉 冲信号通 过数据 采集卡 采集
二 、 冲 信 号 流 量 计 仪 表 系数 的 测 定 原 理 脉
相 同 时 间ｔ ， 据 式 （ ） 得 内 根 ２可
ＮＩ
＝ ：
广—————－ ＿ ＿ １
脉冲流量计工作原理
脉冲流量计工作原理
脉冲流量计是一种常见的流量测量设备，其工作原理是通过测量管道中流体通过的脉冲数量来计算流体的流量。
下面介绍脉冲流量计的工作原理。
脉冲流量计通常由脉冲发生器和计数器组成。
流体通过流量计的测量管道时，流体会带动一个叶片或齿轮等装置运动，从而激活脉冲发生器产生脉冲信号。
脉冲信号的频率与流体流速成正比。
脉冲信号随后被传送到计数器进行计数。
计数器会根据脉冲信号的数量来计算流体通过的体积，进而得到流体的流量。
计数器通常具有显示屏，可以实时显示流体的流量数值。
为了提高测量的准确性，脉冲流量计通常会进行校准。
校准过程通常是将已知流量的流体通过流量计，然后记录脉冲信号的数量。
根据已知流量和脉冲信号数量的比例关系，可以得到一个准确的校准曲线。
脉冲流量计具有测量范围广、响应时间快、精度高等优点，因此广泛应用于工业生产和流体管道的流量控制中。
但需要注意的是，脉冲流量计对于流体的粘度和温度等物理特性会有一定的限制，用户在选择使用时需根据实际情况进行考虑。
流量计类型及原理
流量计类型及原理一、流量计原理(1)力学原理：属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式；利用动量定理的冲量式、可动管式；利用牛顿第二定律的直接质量式；利用流体动量原理的靶式；利用角动量定理的涡轮式；利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式；利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。
(2)电学原理：用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。
(3)声学原理：利用声学原理进行流量测量的有超声波式．声学式(冲击波式)等。
(4)热学原理：利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
(5)光学原理：激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
(6)原于物理原理：核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表．(7)其它原理：有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。
二、按流量计结构原理分类按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下二、几种类型：1．容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。
流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。
容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。
根据回转体形状不同，目前生产的产品分：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等．2．叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。
典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。
一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。
电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0．2％一0．5％。
3．差压式流量计(变压降式流量计) 差压式流量计由一次装置和二次装置组成．一次装置称流量测量元件，它安装在被测流体的管道中，产生与流量(流速)成比例的压力差，供二次装置进行流量显示。
电磁流量计脉冲频率输出PLC接线图
说明：
1.当脉冲当量设置为0.001m3(1L/Pluse)时,最大的测量流体瞬时流量为90.00m3/h;
2.当脉冲当量设置为0.01m3(10L/Pluse)时,最大的测量流体瞬时流量为900.00m3/h;
B
DC24V
2.脉冲输出方式：瞬时流量频率输出
频率最大为5KHz(占空比50%)
说明： 1.当频率脉冲设置为5KHz,测量量程设置为200.00m3/h时；则在瞬时流量显示100.00m3/h，输出频率为2.5KHz. 2.当频率脉冲设置为2KHz,测量量程设置为100.00m3/h时；则在瞬时流量显示75.00m3/h，输出频率为1.5KHz.
A
A
Title
电磁流量计OC输出接线图
Size
B
Date: File:
Number
28-Oct-2014 E:\常常常常\实常常常.Ddb
Revision
Sheet of Drawn By:
D
U1A TP1521-4
电磁流量计内部线路板
I+
4~20mA输出
COM
P+
GR
COM
BK
PLC控制柜
DC24V+
DC0V
R1 10K
DI
COM
PLC DI模块
FUSE
L
N
AC220V or DC24V
D
GND
COM
I+
COM
P+ห้องสมุดไป่ตู้
脉冲/频率输出信号接口(在参数窗口内选择设置)
AH
在参数窗口内选择设置,只能选择一种输出方式；
AL
一体式传感器 脉冲信号输出接口接线方式一
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｍ＝ Ｌ ｆ ｔ Ｆｄ ‘ （） ４
（） ５ Ｍ＝ ， Ｎ ｋＸ习 ｐ 式中， Ｍ为流量累积，３ ｍ ；， ｋ为脉冲当量，， 为脉冲数。 Ｍ／； Ｐ凡
单片机的计数器就可以采用测量频率时候的计数器， 不需要另外占用资源， 只要定时的将计数值通 过式（） ５运算后累加到总累积上即可。软件中累积流量是以Ｂ Ｄ码格式存储， Ｃ 做累加的时候也采用 Ｂ Ｄ Ｃ
「 收稿日 ２０－ ２ ９ 〔 期〕０４ ０－１； 修改稿收到日 ２０－ ３ ０ 期］０４ ０－ ３ ［ 作者简介」 王文海（９７ ， 浙江杭州人， １６－）男， 副教授， 主要从事自 动化检测、 信号处理、 控制及其仪表等方面的研究工作。
５９ １
（ 冶金 自动化》０４ ２０ 年增刊
图 １ 脉冲分布示意图
ｆ ｎｔ ＝ ／ ＇ ， （） ３
式中，为时间间隔。 ’ ｔ 该方法同普通测频法的最大区别就是频率计算公式中的分母不同。式（） 分母 ｔ ２中， 是不变的， 而式 （） ３中的ｔ ＇ 是可变的。 如图３ 所示。 单片机系统的软件可控性［， ３ 使消除计数误差， 变得很简单， ］ Ａ ｎ 计数
式中，， Ｆ 为体积流量，３ ； 为流量计仪表系数， ｍ ； 为流量计输出频率， ｚ ｍ／ ｋ ｈ １ ３ ／ ｆ Ｈ， 用户接人流量计信号， 设定相应的仪表系数， 流量积算仪只要正确测量脉冲频率， １１ 按式 ． 及有关补 偿公式进行处理， 就可以获得准确的流量值。因此问题的关键就是如何准确测量流量计输出的脉冲频
《 冶金 自动化》０４ ２０ 年增刊
脉冲式输出流量计的信号测量
王文海， 陈伟杰
（ 浙江大学 控制科学与工程学系， 杭州 ３００） 浙江 １０７
［ 要］ 摘 随着脉冲式输出流量计的市场应用在不断发展， 能准确测量这种流量计的信号就显得尤为重要。本文分析了脉
冲信号特点， 提出了新的瞬时流量和累积流量测量方法， 解决了测量精度低的难题， 并在流量积算仪中得到成功应用， 产 生了实际应用价值。 〔 关键词〕 流量计； 频率； 瞬时流量； 累积
５０ ２
《 冶金 自动化》０４ ２０ 年增刊
码累加运算， 这样计算速度快， 也方便仪表显示。在一定时间内对脉冲数的累积误差小于等于士１ 个脉
冲， 累积流量的误差也就控制在很小的范围内， 而且误差不会累积。
３ 应用效果
以上介绍的方法， 不需要专用的测频电路， 简化了该仪表的硬件结构， 同时仪表性能得到改善， 测频 更快速、 更准确， 而且累积精度高。作者正是基于这种方法， 已经在浙大中自 公司成功开发出高精度流量
率。
１１ 脉冲信号特点 ． 在提出频率测量方法之前， 首先了解流量计信号的特点： ・频率低脉冲频率一般在 １ ｋ ｚ ０ 以内， Ｈ 如涡街流量计输出频率为０ －ｋ ｚ容积式流量计更小， ＾５ ， Ｈ 一
般只有几百 Ｈ ， ｚ甚至几十 Ｈ ， ｚ ・不均匀脉冲分布不均匀。例如容积式流量计， 它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单 个已知的体积部分， 并附加发信装置输出脉冲信号， 在这样的一个转动周期内， 脉冲的分布不均匀。如图
时使用单片机的两个定时器， 一个定时， 另一步， 这样就消除了图 ２ ｔ的影响。如图３ 当定时时间ｔ 中 ， 中， 到了之后，Ｐ Ｃ Ｕ采样到最后一个脉冲后， 此
时 计数值为ｎｎ ，个脉冲的 时间为ｔ这样就消除了图２ ： 影响， ‘ ， 中ｔ的 用计数值ｎ 计时值ｔ 除以 ’ 即可得到
ｆ ／ ＝ｎｔ ｔ （） ２ 式中， 为脉冲频率；为脉冲个数；为时间间隔。 ． ｆ ｎ ｔ 按照普通测频法的原理， 会有计数误差 △ ＝士１如图 ２ ｎ ， 所示。 造成计数误差 △ ＝士１ ｎ 的原因如下： 第一， 定时器启动后， 没有遇上待测脉冲的下降沿， 而要等 ｔ时间后才开始计数； ｉ 第二， 定时器时间到， 不在待测脉冲的末尾， 而提前了ｔ时间。 ２ 为消除ｐ 的误差， ｎ 采用了新的测频方法， 新的测频法计算公式：
被测频率值［。 ３ 这种测量方式的误差（０１０ ］ ． 。对定时时间ｔ ０ 的选取为小于 １ ， ： 这样保证对频率信号的 响应时间小于 １ 。 ：
图 ２ 普通测频法
图 ３ 新的测频法
２ 累积测ｆ法
流量累积就是在一定时间内测得的流量总和， 公式为： 式中， 为流量累积， ＇Ｆ为瞬时流量， ３ｈ Ｍ ｍ ； ｔ ｍ ／ｏ 瞬时流量 Ｆ 按前面提到的测量方法和式（） １计算获得， 然后经过积分运算就得到了累积流量。这是 比较常用的累积测量法， 不需要设置累积的仪表系数， 方法简单。但是这种方法有其缺陷， 由于测量瞬时 流量会有误差， 作积分运算的时候， 同时会把误差累积上去， 造成累积值的偏差不断扩大。 作者采用新的累积测量法， 通过测量脉冲数来获得累积流量， 即：
积算仪， 该积算仪已经在市场上得到广泛应用， 收到了良好的经济效益。
石油化工自 动控制设计手册［ ． Ｍ］北京： 化学工业出版社， ０．９１４ ２ ０６－２． ０ 黄步余 ， ， ［〕 １ 陆德明， 张振基， 等 乐嘉华 ， ． 过程检测技术及仪表［ ． Ｍ］北京： 化学工业出版社，９９６－ ３ １９．６ ０． １ ［〕 ２ 杜 维， 张宏建， ＭＣ － １ Ｍ］北京： 北京航空航天大学出版社，９８１６１１ １８．６－７． ［〕 ３ 孙涵芳， 徐爱卿． Ｓ ５ 系列单片机原理及应用「 ． ［ 编辉： 耿秀梅〕
量较准， 瞬时流量不准。
这些问题的产生是由于测量方法的局限性所造成。 作者通过几年来对流量积算仪的研究开发， 对于 这种流量计信号的测量方法具有深刻体会， 不仅解决了以上问题， 而且在产品中得到了成功应用。本文 将针对瞬时流量和累积流量的测量方法作一介绍。
瞬时流ｆ测Ａ
瞬时流量正比于流量计输出的脉冲频率， 方程为： Ｆ＝ｋ ｆ Ｘ （） １
１ 所示。 在一个周期 Ｔ内， 前半个周期脉冲分布密集， 后半个周期分布稀疏， 但是每个周期脉冲数是一样
的。
１２ 频率测ｆ方法 ． 通常频率测量方法有两种： 测周法和测频法。作者针对流量计的信号特性， 在普通测频法的基础上， 提出了一种新的频率测量方法。 测频法就是在一定的时间间隔内， 对输人的周期信号脉冲计数， 则信号的频率为：
０ 引言 流量计的分类方法很多［２按照信号的输出类型划分， １１ ＾， － 可分为模拟量输出流量计和脉冲式输出流 量计。脉冲式输出流量计包括： 容积式流量计、 涡轮流量计、 涡街流量计、 插人式流量计等， 这些流量计输
出的是脉冲信号， 一个脉冲代表一定体积的流量。这几年， 随着工业生产的发展， 流量计的应用需求在不 断的增加， 尤其是脉冲式输出流量计得到了空前的发展和应用。 目 市场上流量积算仪（ 前， 也称流量显示仪） 种类繁多， 生产的厂家也有很多， 但是它们针对脉冲式输 出流量计（ 以下简称流量计） 的脉冲信号测量都不尽如人意， 有些瞬时流量较准， 累积量不准， 而有些累积
等
〔 考 文 献〕 参
５１ ２