一种气体流量监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气体流量监测仪，尤其是涉及一种对小口径管道气体流量进行实时监测与测量的监测仪。
【背景技术】
[0002]传统技术中，气体流量实时检测的装置一般由一次仪表检测和二次仪表显示两部分组成。一次仪表检测大多数是由孔径流量传感器组成，而二次仪表所采用机械指针表来做为显示设备。这种方法存在以下缺点:由于器件制造工艺带的误差，使之检测存在很大的不确定性；机械指针表读数误差大、精度低；无法人为校准；不能现实远程监控和统一数据管理。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种气体流量监测仪，既克服传统技术测量带来的误差大、精度低、读数不准确等缺陷，又能方便数据统一存储与查询，可实现远程监控。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气体流量监测仪，其包括信号拾取装置、信号匹配装置、信号转换与处理装置、人机接口和通信装置，所述信号拾取装置包括一个流量传感器；所述信号转换与处理装置主要包括信号转换装置和CPU;所述人机接口包括显示器和按键；所述通信装置包括串行通信端口和电平转换装置；流量传感器的检测信号送至所述信号匹配装置，所述信号匹配装置由运算放大电路构成，运算放大电路将流量传感器的检测信号匹配至信号转换装置的输入范围之内后送至信号转换装置，所述信号转换装置将所述信号转换为数字信号送所述CPU，所述CPU对所述数字信号进行处理、计算后一路经I/O端口送至显示器进行显示；一路经所述串行通信端口送所述电平转换装置进行电平转换，以便于和远程终端进行远程监控和数据交换。
[0005]本实用新型中，所述流量传感器为MEMS技术的FS400气体流量传感器。
[0006]本实用新型中，所述FS400气体流量传感器的输出值为0-4.5V的电压信号。
[0007]本实用新型中，所述信号转换装置的核心为A/D转换器。
[0008]本实用新型中，所述A/D转换器的分辨率为12位。
[0009]本实用新型对流量传感器拾取的信号进行匹配和转换后，形成计算机可识别的数字信号，再通过CPU的计算与处理，得到的精度较高的结果经I/O端口送显示器上。同时，对检测的过程当中需要实时监控的气体流量，可以将多个监测仪通过总线的方式将其并联在一起，通过远程终端如计算机对多个监测仪同时进行实时监控，减少操作人员的负担，更节省人力资源。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0011]图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图。
[0012]图2是本实用新型流量传感器与信号匹配装置的连接图。
[0013]图3是本实用新型信号匹配装置的具体电路连接图
[0014]附图标记:1、电源，2、信号拾取装置，3、信号匹配装，4、信号转换与处理装置，5、信号转换装置，6、CPU，7、串行通信端口，8、I/O端口，9、人机接口，901、显示器，902、按键，10、ARM微型计算机，11、电平转换装置，12、远程终端，13、通信装置，14、流量传感器，15、信号匹配装置。
【具体实施方式】
[0015]本实用新型如图1所示，一种气体流量监测仪，其包括信号拾取装置2、信号匹配装置3、信号转换与处理装置4、人机接口 9和通信装置13，所述信号拾取装置2包括一个流量传感器；所述信号转换与处理装置4主要包括信号转换装置5和CPU6 ;所述人机接口包括显示器901和按键902 ;所述通信装置13包括串行通信端口 7和电平转换装置11 ;流量传感器的检测信号送至所述信号匹配装置3，所述信号匹配装置3由运算放大电路构成，运算放大电路将流量传感器的检测信号匹配至信号转换装置5的输入范围之内后送至信号转换装置5，所述信号转换装置5将所述信号转换为数字信号送所述CPU6，所述CPU6对所述数字信号进行处理、计算后一路经I/O端口 8送至显示器901进行显示；一路经所述串行通信端口 7送所述电平转换装置11进行电平转换，以便于和远程终端12进行远程监控和数据交换。
[0016]所述流量传感器为MEMS技术的FS400气体流量传感器。
[0017]所述FS400气体流量传感器的输出值为0-4.5V的电压信号。
[0018]所述信号转换装置5的核心为A/D转换器。该A/D转换器和具备数据计算、处理功能的CPU6、串行通信端口 7、I/O端口 8组成一个ARM微型计算机10。
[0019]从图1可以看出来，电源I为整个系统提供能量。该电源I为信号拾取装置2、ARM微型计算机10、电平转换装置11分别提供12V、3V、5V的电压，该电源I为信号匹配装置3提供3.3V、-3.3V的正负电压；信号拾取装置2拾取参数信号送信号匹配装置3完成参数信号的调整，经过信号匹配装置3得到的模拟信号送到A/D转换器转换成CPU6可识别的数字信号，所述CPU6完成对数字信号的计算和处理，再将CPU6处理后的数据经I/O端口 8传输到显示器901进行显示或经串行通信端口 7送入电平转换装置11转换电平与远程终端进行远程监控，还可以通过按键902进行其他的一些操作；所述电平转换装置11将所述串行通信端口 7输出的CMOS电平转换为与远程终端可识别的TTL电平连接到总线，同时也将远程终端12的TTL电平转换为微型计算机可识别的CMOS电平，便于远程终端12通过总线来监控监测仪。
[0020]图2为本实用新型流量传感器与信号匹配装置的连接图。所述信号匹配装置的具体电路连接图如图3所示，流量传感器14需要12V电源为其供电，当气体流过气体流量传感器14时，流量传感器14会输出OV到4.5V的电压信号，而所述A/D转换器的输入范围最大为3.3V。因此，流量信号匹配装置15就将流量传感器14会输出OV到4.5V的电压信号调整到A/D转换器的输入范围，该输入范围为3.3V以内。所以流量信号匹配装置14的增益为:
[0021]Af= 3.3V / 4.5 V = 0.73。
[0022]所述信号匹配装置的具体电路连接图如图3所示，其核心是由两个AD8572芯片构成的放大电路，输出FLOW —single信号。
[0023]因此，气体流过气体流量传感器14后，气体流量传感器14输出的信号经过流量信号匹配装置15调整后得到0.365V到3.3V之间。而A/D转换器是一个分辨率为12位的A/D转换器，其最大输入值为3.3V，最大值对应转换的结果为4095。由此可推出计算公式为:
[0024]Dfz = 4095 / 3.3 * 0.365 = 453 ；
[0025]Dff = 4095 ；
[0026]Dfr = ( Dsr-Dfz ) / ( ( Dff -Dfz ) / Df)；
[0027]Dfz:表示流量为零的数据；
[0028]Dff:表示满量程的数据；
[0029]D&:表示瞬时流量的数据；
[0030]Dy表示A/D瞬时采样数据；
[0031]Df:表示传感器的量程。
[0032]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
【主权项】
1.一种气体流量监测仪，其包括信号拾取装置(2)、信号匹配装置(3)、信号转换与处理装置(4)、人机接口(9)和通信装置(13)，其特征在于:所述信号拾取装置(2)包括一个流量传感器；所述信号转换与处理装置(4)主要包括信号转换装置(5)和CPU (6);所述人机接口包括显示器(901)和按键(902);所述通信装置(13)包括串行通信端口(7)和电平转换装置(11);流量传感器的检测信号送至所述信号匹配装置(3)，所述信号匹配装置(3)由运算放大电路构成，运算放大电路将流量传感器的检测信号匹配至信号转换装置(5)的输入范围之内后送至信号转换装置(5)，所述信号转换装置(5)将所述信号转换为数字信号送所述CPU (6)，所述CPU (6)对所述数字信号进行处理、计算后一路经I/O端口(8)送至显示器(901)进行显示；一路经所述串行通信端口( 7 )送所述电平转换装置(11)进行电平转换，以便于和远程终端(12)进行远程监控和数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种气体流量监测仪，其特征在于，所述流量传感器为MEMS技术的FS400气体流量传感器。
3.根据权利要求2所述的一种气体流量监测仪，其特征在于，所述FS400气体流量传感器的输出值为0-4.5V的电压信号。
4.根据权利要求1所述的一种气体流量监测仪，其特征在于，所述信号转换装置(5)的核心为A/D转换器。
5.根据权利要求4所述的一种气体流量监测仪，其特征在于，所述A/D转换器的分辨率为12位。
【专利摘要】本实用新型公开了一种气体流量监测仪，它在所述信号拾取装置（2）中集成了一个流量传感器组，可实现对被检测参数信号的拾取，并通过所述信号匹配装置（3）中各检测参数匹配装置完成信号的匹配，经信号转换装置（5）形成微型计算机可处理的数字信号，可计算得到最终的流量参数，并且一方面可通过所述微型计算机的I/O端口（8）送人机显示界面显示，又可通过所述微型计算机的串行通信端口（7）与远程终端（12）进行信息交互。如此，本实用新型既客服了传统监测仪给操作工人带来的不便，又便于远程监控和统一数据存储与查询。
【IPC分类】G01F15-06, G01F7-00
【公开号】CN204359376
【申请号】CN201420803437
【发明人】李春生, 卢丽丽, 祖双, 卢宁, 黄显汤
【申请人】平顶山市碧源科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月18日