基于热扩散原理的流速检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于热扩散原理的流速检测系统，它包括传感器、前端信号调理电路、处理器、DAC及V/C变换电路和隔离电源，传感器通过前端信号调理电路与处理器相连，处理器通过DAC及V/C变换电路输出信号，隔离电源的输入端与供电电压相连，输出端分别与前端信号调理电路、处理器和DAC及V/C变换电路相连；所述的处理器包括内置的ADC电路和非线性补偿电路。本实用新型外型尺寸小、能有效节约空间；设有高端电流取样电路，保证了输出信号电流的精确性及稳定性；传感器采用基于热扩散原理的热式气体流量传感器，即使在苛刻的环境条件下，其检测的可靠性也高，检测性能优；设有RS232接口，处理器可通过该接口外接调试设备和校准设备，可扩展性好。
【专利说明】基于热扩散原理的流速检测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于热扩散原理的流速检测系统。
【背景技术】
[0002]随着工业过程自动化水平的不断提高，人们对流速测量的要求越来越高，流速检测作为一项复杂的技术，需要根据被测流体的种类，流动情况以及测量的场合等条件来确定检测系统。
[0003]气体流量流速的测量是工业生产过程，科学实验计量的重要参数，是能源计量的重要组成部分。它对于保证产品质量，提高生产效率，节约能源，促进科技的发展都有很重要的作用。流量传感器的精度高低、稳定性好坏及适应工作环境的能力大小，智能化水平和性价比的高低等性能指标极大地影响着社会各行业的发展。
[0004]用于测量气体流量的传感器种类很多，例如截流流量传感器、叶轮流量传感器等，多数是采集流体的温度、压力等信号，再换算成流量。但由于气体流动状态不稳定，使其流量测量准确性受到影响。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种外型尺寸小、能有效节约空间的，检测精度高、检测性能优、可靠性高、可扩展性好的基于热扩散原理的流速检测系统。
[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:基于热扩散原理的流速检测系统，它包括传感器、前端信号调理电路、处理器、DAC及V/C变换电路和隔离电源，传感器通过前端信号调理电路与处理器相连，处理器通过DAC及V/C变换电路输出信号，隔离电源的输入端与供电电压相连，输出端分别与前端信号调理电路、处理器和DAC及V/C变换电路相连；所述的处理器包括内置的ADC电路和非线性补偿电路。
[0007]具体的，所述的隔离电源采用DC/DC电源芯片。
[0008]具体的，所述的传感器采用热式气体流量传感器。
[0009]进一步的，该流速检测系统还包括高端电流取样电路，DAC及V/C变换电路的输出端通过高端电流取样电路与处理器相连。
[0010]进一步的，所述的处理器还包括一个RS232接口，处理器通过RS232接口采用RS232总线发送和接收处理器的中间过程数据。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012](I)处理器采用内置ADC电路和非线性补偿电路的处理器，隔离电源采用DC/DC电源芯片，使得整个检测系统外型尺寸小，有效的节约了空间；
[0013](2)设有高端电流取样电路，保证了流速检测系统输出信号电流的精确性及稳定性；
[0014](3)设有RS232接口，处理器可通过该接口外接调试设备和校准设备，可扩展性好;
[0015](4)传感器采用基于热扩散原理的热式气体流量传感器，即使在苛刻的环境条件下，其检测的可靠性也高，检测性能优，测量值不因温度或压力的波动而失准。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的原理框图；
[0017]图2为前端信号调理电路的电路原理图；
[0018]图3为高端电流取样电路的电路原理图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0020]如图1所示，基于热扩散原理的流速检测系统，它包括传感器、前端信号调理电路、处理器、DAC及V/C变换电路、高端电流取样电路和隔离电源，传感器通过前端信号调理电路与处理器相连，传感器采用热式气体流量传感器。处理器通过DAC及V/C变换电路输出4-20mA信号，DAC及V/C变换电路的输出端还通过高端电流取样电路与处理器相连。隔离电源的输入端与供电电压(DC24V)相连，输出端分别与前端信号调理电路、处理器和DAC及V/C变换电路相连，所述的隔离电源采用DC/DC电源芯片，DC/DC电源芯片将输入的DC24V供电电压变换成前端信号调理电路、处理器和DAC及V/C变换电路所需的稳压电源。所述的处理器包括内置的ADC电路和非线性补偿电路，在此处，采用带有片上ADC和I2C的MSP430单片机。
[0021]进一步的，所述的处理器还包括一个RS232接口，为了便于现场调试，处理器可通过RS232接口连接外部调试设备和校准设备，将处理器的中间过程数据用RS232总线发送出去，或者将补偿值在线传送到处理器中。
[0022]热式气体流量传感器采用两只标准及的热电阻(RTD)组成，一只用来做热源，另一只用来测量流体温度，当流体流动时，两者之间的温度差和流速的大小成非线性关系。前端信号调理电路主要是对传感器提供工作条件，包括RTD恒流驱动，差分电压放大和隔离缓冲等，典型应用的电路原理图可采用如图2所示的电路图，图2所示的电路图采用惠氏电桥原理，提供模拟信号输出。DAC及V/C变换电路包括DAC电路和4-20mA变换电路，将线性化后的流速数据转换成电流。高端电流取样电路用于精确和稳定的输出信号电流，其电路原理图如图3所示。
[0023]由于热式气体流量传感器的电压输出特性是非线性的，而用户往往希望流速检测系统输出的4-20mA的信号是线性的，为了方便用户应用，需要用处理器对热式气体流量传感器采集到的信号进行非线性变换，因此，选用带有片上ADC和I2C的处理器进行信号处理，可以减少电路板的尺寸，有效的节约空间。非线性补偿电路可以用标准流量表分段进行对比补偿。对采集的信号进行非线性补偿后，需要用DAC将数字信号变换成模拟信号，之后，还需要对电压信号变换成4-20mA的电流信号。
【权利要求】
1.基于热扩散原理的流速检测系统，其特征在于:它包括传感器、前端信号调理电路、处理器、DAC及V/C变换电路和隔离电源，传感器通过前端信号调理电路与处理器相连，处理器通过DAC及V/C变换电路输出信号，隔离电源的输入端与供电电压相连，输出端分别与前端信号调理电路、处理器和DAC及V/C变换电路相连。
2.根据权利要求1所述的基于热扩散原理的流速检测系统，其特征在于:它还包括高端电流取样电路，DAC及V/C变换电路的输出端通过高端电流取样电路与处理器相连。
3.根据权利要求1所述的基于热扩散原理的流速检测系统，其特征在于:所述的处理器还包括一个RS232接口，处理器通过RS232接口采用RS232总线发送和接收处理器的中间过程数据。
4.根据权利要求1所述的基于热扩散原理的流速检测系统，其特征在于:所述的隔离电源采用DC/DC电源芯片。
5.根据权利要求1所述的基于热扩散原理的流速检测系统，其特征在于:所述的传感器采用热式气体流量传感器。
【文档编号】G01P5/10GK203561644SQ201320762734
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】舒红平, 王建波, 李骥, 刘魁, 曹新彬, 李世彬, 张殿超 申请人:成都淞幸科技有限责任公司