【正文】 但 是 ， 就 大 多 數(shù) 工 程 要 求 而 言 ， 也 能 基 本 滿 足 需 要 。在 用 分 段 法 進(jìn) 行 程 序 設(shè) 計(jì) 之 前 ， 必 須 首 先 判 斷 輸 入 值 xi 處 于 哪 一 段 。 也鐵路技校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 17 頁可 以 使 常 用 刻 度 范 圍 插 值 距 離 取 小 一 點(diǎn) ， 而 在 曲 線 較 平 緩 和 非 常 用 刻 度 區(qū) 域 距 離大 取 大 一 點(diǎn) ， 但 是 非 等 距 插 值 點(diǎn) 選 取 比 較 麻 煩 。 要 想 減 少 誤 差 ， 必 須 把 基 點(diǎn) 分 得 很 細(xì) ， 但 這 樣 勢(shì) 必 占用 更 多 的 內(nèi) 存 ， 并 使 計(jì) 算 機(jī) 的 開 銷 加 大 。 主 要 有 以 下 兩 種 方 法 ： 距 分 段 法 。分 段 插 值 法 程 序 設(shè) 計(jì) 步 驟 如 下 ：（ 1） 用 實(shí) 驗(yàn) 法 測(cè) 量 出 傳 感 器 的 輸 出 變 化 曲 線 ， y=f(x)(或 各 插 值 節(jié) 點(diǎn) 的 值（ xi,yi） ， i=0， 1， 2， …， n)。 因 此 ， 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ， 為 了 提 高 精 度 ， 經(jīng) 常 采 用折 線 來 代 替 曲 線 ， 此 方 程 稱 為 分 段 插 值 法 。已 知 y 在 點(diǎn) x0 和 x1 的 對(duì) 應(yīng) 值 分 別 為 y0 和 y1， 現(xiàn) 在 用 直 線 AB 代 替 弧 線AB， 由 此 可 得 直 線 方 程 g(x)=ax+b （ 31）根 據(jù) 插 值 條 件 ， 應(yīng) 滿 足 ： （ 32）?????baxyo10圖 31 線 性 插 值 法 示 意 圖 解 方 程 組 （ 32） ， 可 求 出 直 線 方 程 g(x)的 參 數(shù) a 和 b。 這 樣 ，不 僅 能 節(jié) 省 大 量 的 硬 件 開 支 ， 而 且 精 度 也 大 為 提 高 。 在 流 量 測(cè) 量 中 ， 流 量 孔 板 的 差 壓 信 號(hào) 與 流 量 之間 也 是 非 線 性 關(guān) 系 ， 即 使 能 夠 用 公 式 Q=K 計(jì) 算 ， 但 開 方 運(yùn) 算 不 但 復(fù) 雜 ， 而P?且 誤 差 也 比 較 大 。鐵路技校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 14 頁第三章 數(shù)據(jù)處理 測(cè) 量 數(shù) 據(jù) 預(yù) 處 理 技 術(shù)許 多 控 制 系 統(tǒng) 及 智 能 化 儀 器 中 ， 一 些 參 量 往 往 是 非 線 性 參 量 ， 常 常 不 便 于 計(jì)算 和 處 理 ， 有 時(shí) 甚 至 很 難 找 出 明 顯 的 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 ， 需 要 根 據(jù) 實(shí) 際 檢 測(cè) 值 或 采 用 一些 特 殊 的 方 法 來 確 定 其 與 自 變 量 之 間 的 函 數(shù) 關(guān) 系 式 ； 在 某 些 時(shí) 候 ， 即 使 有 明 顯 的解 析 表 達(dá) 式 ， 但 計(jì) 算 起 來 也 相 當(dāng) 麻 煩 。 葉 輪 幾 何 形 狀 及 尺 寸 對(duì) 傳 感 器 性 能 有 較 大 影響 ， 要 根 據(jù) 流 體 性 質(zhì) 、 流 量 范 圍 、 使 用 要 求 等 設(shè) 計(jì) ， 葉 輪 的 動(dòng) 平 衡 很 重 要 ， 直接 影 響 儀 表 的 性 能 和 使 用 壽 命 。 對(duì) 于 大 口 徑傳 感 器 亦 可 用 碳 鋼 與 不 銹 鋼 組 合 的 鑲 嵌 結(jié) 構(gòu) ， 殼 體 外 壁 裝 信 號(hào) 檢 出 器 。 不 同 的 儀 表 有 不 同 的 k， 并 隨 儀 表 長 期 使 用 的 磨 損 情 況 而 變化 。鐵路技校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 12 頁 渦 輪 流 量 計(jì) 傳 感 器 的 原 理渦 輪 傳 感 器 的 工 作 原 理 是 當(dāng) 流 體 沿 著 管 道 的 軸 線 方 向 流 動(dòng) ， 并 沖 擊 渦 輪 葉 片時(shí) ， 便 有 管 道 內(nèi) 流 體 的 力 作 用 在 葉 片 上 ， 推 動(dòng) 渦 輪 旋 轉(zhuǎn) 。第二章 控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其系統(tǒng)原理 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)單 片 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 根 據(jù) 各 種 傳 感 器 、 變 送 器 送 來 的 脈 沖 信 號(hào) ， 輸 入 單 片 機(jī) 的 定時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 T0、 T1， 經(jīng) 過 數(shù) 字 濾 波 后 ， 根 據(jù) 查 表 求 得 流 量 值 。（ 5） 醫(yī) 用 設(shè) 備 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 　 　 單 片 機(jī) 在 醫(yī) 用 設(shè) 備 中 的 用 途 亦 相 當(dāng) 廣 泛 ，例 如 醫(yī) 用 呼 吸 機(jī) ， 各 種 分 析 儀 ， 監(jiān) 護(hù) 儀 ， 超 聲 診 斷 設(shè) 備 及 病 床 呼 叫 系 統(tǒng) 等 等 。（ 2） 在 工 業(yè) 控 制 的 應(yīng) 用 　 　 用 單 片 機(jī) 可 以 構(gòu) 成 形 式 多 樣 的 控 制 系 統(tǒng) 、 數(shù) 據(jù)采 集 系 統(tǒng) 。 還 可 以 指 導(dǎo) 它 應(yīng) 用 于 產(chǎn) 品 的 內(nèi) 部 ，取 代 部 分 老 式 機(jī) 械 、 電 子 零 件 或 元 器 件 ， 可 使 產(chǎn) 品 縮 小 體 積 、 增 強(qiáng) 功 能 ， 實(shí) 現(xiàn) 不同 程 度 的 智 能 化 。（ 2） 控 制 性 能 強(qiáng)單 片 機(jī) 是 為 了 滿 足 工 業(yè) 控 制 而 設(shè) 計(jì) 的 ， 所 以 實(shí) 時(shí) 控 制 功 能 特 別 強(qiáng) ， 其 CPU可 以 對(duì) I/O 接 口 直 接 進(jìn) 行 操 作 ， 位 操 作 能 力 更 是 其 他 計(jì) 算 機(jī) 無 法 比 擬 的 ， 能 有 針對(duì) 性 地 解 決 從 簡 單 到 復(fù) 雜 的 各 類 控 制 任 務(wù) 。 就 通 用 單 片 機(jī) 而 言 ， 世 界 上一 些 著 名 的 計(jì) 算 機(jī) 廠 家 已 投 放 市 場(chǎng) 的 產(chǎn) 品 就 有 50 多 個(gè) 系 列 ， 400 多 個(gè) 品 種 。第 四 階 段 （ 1982現(xiàn) 在 ） ： 8 位 單 片 機(jī) 鞏 固 發(fā) 展 及 16 位 、 32 位 單 片 機(jī) 推 出階 段 。第 三 階 段 （ 19781982 年 ） ： 高 性 能 單 片 機(jī) 階 段 。 才 能 組 成 一 臺(tái) 完 整 的 計(jì) 算 機(jī) 。單 片 機(jī) 的 發(fā) 展 歷 史 可 劃 分 為 四 個(gè) 階 段 ：第 一 階 段 （ 19741976 年 ） ： 單 片 機(jī) 初 級(jí) 階 段 。 并 且 流 量 計(jì) 在 工 業(yè)中 的 應(yīng) 用 也 相 當(dāng) 的 廣 泛 ， 然 后 運(yùn) 用 單 片 機(jī) 控 制 ， 使 其 具 有 更 好 的 技 術(shù) 指 標(biāo) ， 有 利于 生 產(chǎn) ， 具 有 實(shí) 際 的 社 會(huì) 意 義 。 它 的 應(yīng) 用 對(duì) 于 產(chǎn) 品升 級(jí) 換 代 、 機(jī) 電 一 體 化 都 具 有 重 要 的 意 義 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 電 流 、 電 壓 、 溫 度 、壓 力 、 流 量 、 流 速 和 開 關(guān) 量 都 是 常 用 的 主 要 被 控 參 數(shù) 。 并 且 流 量 計(jì) 在 工 業(yè)中 的 應(yīng) 用 也 相 當(dāng) 的 廣 泛 ， 然 后 運(yùn) 用 單 片 機(jī) 控 制 ， 使 其 具 有 更 好 的 技 術(shù) 指 標(biāo) ， 有 利于 生 產(chǎn) ， 具 有 實(shí) 際 的 社 會(huì) 意 義 。此 外 ， 按 測(cè) 量 介 質(zhì) 分 類 可 以 分 為 液 體 用 渦 輪 流 量 計(jì) 和 氣 體 用 渦 輪 流 量 計(jì) ； 按信 號(hào) 檢 測(cè) 方 式 分 類 可 分 為 感 應(yīng) 式 、 變 磁 阻 式 、 笛 簧 管 (干 簧 管 )式 、 光 電 式 渦 輪流 量 計(jì) ； 按 傳 感 器 與 管 道 連 接 方 式 可 分 為 法 蘭 連 接 型 、 螺 紋 連 接 型 、 夾 裝 型 渦 輪流 量 計(jì) ； 按 流 動(dòng) 方 向 分 類 可 分 為 單 向 型 和 雙 向 型 渦 輪 流 量 計(jì) ． 單 片 機(jī) 的 概 述單 片 機(jī) 控 制 是 大 規(guī) 模 集 成 電 路 發(fā) 展 的 產(chǎn) 物 。(3)機(jī) 械 型 葉 輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 直 接 或 經(jīng) 磁 耦 合 帶 動(dòng) 機(jī) 械 計(jì) 數(shù) 機(jī) 構(gòu) ， 指 示 計(jì) 算 總 量 ，鐵路技校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 6 頁測(cè) 量 精 度 比 電 信 號(hào) 檢 測(cè) 的 傳 感 器 稍 低 ， 其 傳 感 器 與 顯 示 裝 置 組 成 一 體 ， 方 便 使 用 。 我 國 從 60 年 代 開 始 生 產(chǎn) 渦 輪 流 量 計(jì) 的 產(chǎn) 品 ， 現(xiàn) 在 已 成全 系 列 化 儀 表 ， 亦 頒 布 了 有 關(guān) 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 、 檢 定 規(guī) 程 。 它 具 有 測(cè) 量 精 度 高 、 重 復(fù) 性 好 、 體 積 小 、 重 量 輕 、維 修 方 便 、 加 工 零 部 件 少 及 數(shù) 字 脈 沖 輸 出 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 由 它 組 成 的 流 量 測(cè) 量 系 統(tǒng) 可 達(dá)國 際 商 業(yè) 貿(mào) 易 允 許 的 計(jì) 量 誤 差 要 求 。流 量 測(cè) 量 的 手 段 是 用 流 量 計(jì) ， 流 量 計(jì) 是 現(xiàn) 代 工 業(yè) 測(cè) 量 中 重 要 的 儀 表 之 一 ， 為了 適 應(yīng) 各 種 用 途 ， 各 種 類 型 的 流 量 計(jì) 相 繼 問 世 ， 投 入 使 用 的 類 型 有 上 百 種 。 至 今 ， 據(jù) 稱 已 有 上 百 種 流 量 計(jì) 投 向 市 場(chǎng) ， 現(xiàn) 場(chǎng) 使 用 中 許 多 棘 手 的難 題 可 望 獲 得 解 決 。 我 國 著 名 的 都 江 堰 水 利 工 程 應(yīng) 用 寶 瓶 口 的 水 位 觀 測(cè) 水 量 的 大 小 等 等 。 流 速 計(jì) 和 流 量 計(jì) 所依 據(jù) 的 物 理 原 理 及 流 體 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 是 共 通 的 但 是 儀 表 原 理 及 結(jié) 構(gòu) 以 及 使 用 條 件 有 很大 差 別 。 儀 表 開 發(fā) 的 難 度 極 大 ， 品種 繁 多 。 隨 著 環(huán) 保 問 題 的 突 出 ， 管 道 運(yùn) 輸 的 特 點(diǎn) 引 起 人 們 的 重 視 。煙 氣 排 放 控 制 是 根 治 污 染 的 重 要 項(xiàng) 目 ， 每 個(gè) 煙 囪 必 須 是 安 裝 煙 氣 分 析 儀 表 和 流 量計(jì) ， 組 成 連 櫝 排 放 監(jiān) 視 系 統(tǒng) 。(3)環(huán) 境 保 護(hù) 工 程　 煙 氣 ， 廢 液 、 污 水 等 的 排 放 嚴(yán) 重 污 染 大 氣 和 水 資 源 ， 嚴(yán) 重 威 脅 人 類 生 存 環(huán)境 。 在 過 程自 動(dòng) 化 儀 表 與 裝 置 中 ， 流 量 儀 表 有 兩 大 功 用 ： 作 為 過 程 自 動(dòng) 化 控 制 系 統(tǒng) 的 檢 測(cè) 儀表 和 測(cè) 量 物 料 數(shù) 量 的 總 量 表 。 按 測(cè) 量 對(duì) 象 劃分 就 有 封 閉 管 道 和 明 渠 兩 大 類 。流 量 計(jì) 量 是 計(jì) 量 科 學(xué) 的 重 要 組 成 部 分 之 一 ， 它 與 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 、 國 防 建 設(shè) 、 科學(xué) 研 究 以 及 人 民 生 活 有 密 切 關(guān) 系 。流 量 是 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 控 制 中 的 重 要 的 測(cè) 量 參 數(shù) 之 一 ， 與 溫 度 、 壓 力 、 物 位同 為 熱 工 量 。 檢 測(cè) 技 術(shù) 則 是 指 人們 為 了 定 性 了 解 或 定 量 掌 握 自 然 現(xiàn) 象 或 狀 態(tài) 所 從 事 的 一 系 列 技 術(shù) 措 施 。鐵路技校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 2 頁第一章 緒 論 設(shè) 計(jì) 背 景　 人 們 對(duì) 自 然 界 的 認(rèn) 識(shí) 在 很 大 程 度 上 取 決 于 檢 測(cè) 和 儀 表 。我 所 做 的 渦 輪 流 量 計(jì) 單 片 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 軟 硬 件 設(shè) 計(jì) ， 課 題 的 重 點(diǎn) 在 于 將 流 量傳 感 器 、 測(cè) 量 電 路 和 單 片 機(jī) 有 機(jī) 的 結(jié) 合 起 來 ， 然 后 才 能 發(fā) 揮 作 用 。品 種 如 此 之 多 的 原 因 就 在 于 至 今 還 沒 找 到 一 種 對(duì) 任 何 流 體 、 任 何 量 程 、 任 何 流 動(dòng)狀 態(tài) 以 及 任 何 使 用 條 件 都 適 用 的 流 量 儀 表 .在 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 過 程 中 ， 需 要 進(jìn) 行 物 質(zhì) 流 量 和 數(shù) 量 測(cè) 量 的 場(chǎng) 合 隨 處 可 見 。 至 今 為 止 ,可 供 工 業(yè) 用 的 流 量 儀 表 種 類 達(dá) 60 種 之 多 。流 量 測(cè) 量 是 研 究 物 質(zhì) 量 變 的 科 學(xué) ， 質(zhì) 和 量 的 互 變 規(guī) 律 是 事 物 聯(lián) 系 與 發(fā) 展 的 基本 規(guī) 律 ， 因 此 ， 其 測(cè) 量 對(duì) 象 已 不 限 于 傳 統(tǒng) 意 義 上 的 管 道 流 體 ， 凡 是 需 要 掌 握 流 體流 動(dòng) 的 地 方 都 有 流 量 測(cè) 量 的 問 題 。雖 然 在 這 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 過 程 中 我 認(rèn) 真 對(duì) 待 每 個(gè) 環(huán) 節(jié) ， 盡 自 己 努 力 完 善 各 個(gè) 環(huán) 節(jié) ，但 由 于 自 己 初 次 設(shè) 計(jì) 以 及 自 己 水 平 有 限 ， 設(shè) 計(jì) 中 存 在 諸 多 不 足 之 處 ， 敬 請(qǐng) 各 位 老師 給 與 批 評(píng) 指 正 。 對(duì) 這 些 參 數(shù) 的 大 小 、 變 化 方 向 等 進(jìn) 行 監(jiān) 督 和 控 制 ， 就 能 使 生 產(chǎn) 過 程 或 實(shí) 驗(yàn) 的工 況 處 于 最 佳 狀 態(tài) ， 做 到 安 全 、 經(jīng) 濟(jì) ， 最 終 達(dá) 到 預(yù) 期 的 結(jié) 果 。 這 些 新 技 術(shù) 在 檢 測(cè) 系 統(tǒng) 的 準(zhǔn) 確 性 、 快 速 性 、 可 靠 性 和 抗 干 擾 等 方 面 發(fā) 揮 了明 顯 的 作 用 ， 大 大 豐 富 了 檢 測(cè) 技 術(shù) 所 包 含 的 內(nèi) 容 ， 擴(kuò) 大 了 檢 測(cè) 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 范 圍 ，使 檢 測(cè) 技 術(shù) 發(fā) 展 成 為 一 門 內(nèi) 容 廣 泛 ， 并 建 立 在 多 種 學(xué) 科 發(fā) 展 基 礎(chǔ) 上