[发明专利]一种智能化差压式流量传感装置及其设计方法

权利要求书

1.一种智能化差压式流量传感装置，包括差压流量传感器（2）、差压信号转换装置（3）、测量结果积算模块（4），其中差压流量传感器（2）安装在流体管路（1）上，依次与差压信号转换装置（3）、测量结果积算模块（4）连接，其特征在于：测量结果积算模块（4）由模拟量转换、微处理器硬件模块和量程修正模块组成。

2.一种智能化差压式流量传感装置的设计方法，其具体设计步骤如下：

步骤一：在流体管路（1）上安装如权利要求1所述的智能化差压式流量传感装置，其中测量结果积算模块（4）的模拟量转换部分将差压信号转换装置（3）输送的模拟量电信号转换为微处理器硬件模块可接收的数字量信号，量程修正模块通过微处理器硬件模块完成流量测量修正函数的计算处理功能；

步骤二：流量计算修正

分步骤1：取得差压流量传感器（2）原始测量范围外测量特性信息

首先，对所要扩展的差压流量传感器（2）量程范围进行分段，在满足测量精度要求的前提下，选用尽可能少的标准流量测量装置（5）覆盖该扩展范围；

其次，在流体管路（1）不同的流量范围内，将对应范围的标准流量测量装置（5）安装于流体管路（1）上，在流体管路（1）上增加阀门（6）控制管道流量，使用对应范围的标准流量测量装置（5）和差压流量传感器（2）记录比对同一时刻分别得到的流量测量值；

最后，当流体管路（1）流量范围发生变化时，更换对应范围的标准流量测量装置（5），完成全量程范围的比对测量，得到被测传感器原始测量范围外测量特性信息；

分步骤2：引入修正函数

根据分步骤1得到的被测传感器原始测量范围外测量特性信息，拟合计算得到补偿函数k(Δp)的表达式，当流体管路（1）流量瞬时值超过差压流量传感器（2）的既定量程范围时，流出系数C的变化超出了原来常量值所对应的误差范围，则流量计算公式由传统的计算公式：

qm=C1-β4ϵπ4d22Δpρ1]]>

变为引入流出系数C的修正函数的计算公式，公式如下：

qm=k(Δp)C1-β4ϵπ4d22Δpρ1]]>

其中，流出系数C、可膨胀性系数ε、直径比β、流量传感器孔径d均以常量看待，ρ1为流体在温度、压力动态变化条件下的密度修正值，Δp为差压测量值，由于函数k(Δp)是在预先设计的扩展量程范围内所作的修正结果，因此该修正函数与测量范围有一一对应关系，即当差压测量传感器（2）需要作不同扩展量程应用时，修正函数需重新设定。

步骤三：本发明涉及智能化差压式流量传感装置中的测量结果积算模块（4）的设计

分步骤1：硬件部分，测量结果积算模块（4）硬件部分由通用芯片电路构成，以流量测量精度为依据，选用足够有效位数的数模转换模块；以满足测量数据处理速度为原则，选用微处理器有效位数、工作主频参数和内存规模，数模转换模块与微处理器之间按照常规的电路连接方式连接，再配置就地测量结果显示电路，或数据远传电路，构成流量测量修正模块的硬件电路；

分步骤2：软件部分，分为三个运算模块设计：第一个运算模块根据差压传感器（3）采样得到的差压值，根据上述步骤二的分步骤2得到的传统流量值的修正值，计算出当前对应的修正函数k(Δp)的瞬时值；第二个运算模块完成传统流量计算功能，得到传统流量值；第三个运算模块将第一、第二运算模块计算的结果相乘，得到修正后的流量测量值。第一、第二运算模块互为并行工作方式，二者与第三运算模块为串行工作方式。

分步骤3：将上步完成的软件部分固化安装在分步骤1完成的硬件电路结构中，完成测量结果积算模块（4）的设计。