專利名稱:棉纖維氣流儀及消除其稱重和馬克隆測(cè)量值漂移的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及氣流儀,尤其是一種棉纖維氣流儀,本發(fā)明還涉及一種消除棉 纖維氣流儀稱重電路測(cè)量值漂移的方法和一種消除棉纖維氣流儀馬克隆測(cè)量值 漂移的方法。
背景技術(shù):
棉纖維氣流儀適用于測(cè)定松散無(wú)序排列纖維的馬克隆值,是一種用氣流方 法測(cè)定機(jī)械軸或孔的直徑的儀器。隨著對(duì)棉纖維氣流儀理論的深入研究,人們發(fā) 現(xiàn)它的讀數(shù)并不單純反映纖維細(xì)度,而是細(xì)度的成熟度的綜合反映,許多學(xué)者把 氣流儀讀數(shù)稱為細(xì)度X熟度。從物理上講,棉纖維氣流儀讀數(shù)反映了纖維的透氣 性,是纖維比表面積(纖維表面積/纖維體積)的函數(shù),反映了纖維比表面積大 小。
棉纖維氣流儀的根據(jù)流體力學(xué)中的苛仁納公式 一定溫濕度, 一定流量的 空氣,通過(guò)一段固定容積、固定質(zhì)量的纖維塞管道,管道兩端氣壓差與纖維比 表面積平方成正比制成。本儀器用氣壓傳感器測(cè)量氣橋兩端氣壓差,再轉(zhuǎn)換成 馬克隆值顯示。
環(huán)境溫濕度變化對(duì)稱重傳感器,氣壓傳感器以及其它棉纖維氣流儀中電子 元件的性能都有一定影響,棉纖維又是一種高吸濕性材質(zhì),溫濕度對(duì)棉纖維有 極大影響。這使得棉纖維氣流儀在使用過(guò)程中必須用標(biāo)準(zhǔn)砝碼和棉樣定時(shí)校正。
現(xiàn)有的棉纖維氣流儀需要手工調(diào)整稱重電路、馬克隆值測(cè)量通路的測(cè)量氣 路部分和電路部分的零滿度。并且,在調(diào)整馬克隆值測(cè)量通路的測(cè)量氣路部分 時(shí),需要采用標(biāo)準(zhǔn)棉樣,這增加了沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)棉樣用戶的困難,也增加了棉纖維 氣流儀的使用成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有的棉纖維氣流儀的缺點(diǎn),提供一種帶有稱重自動(dòng)校正、 馬克隆值測(cè)量測(cè)量氣路與壓差測(cè)量電路自動(dòng)校正功能的棉纖維氣流儀。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種棉纖維氣流儀,包括用于^:置^:測(cè)試物的稱重托盤和試樣筒、與稱重
托盤相連接的稱重電路和與試樣筒相連接的馬克隆值測(cè)量通路;
稱重電路包括用于感受放置在稱重托盤上的被測(cè)量物的重量并將其轉(zhuǎn)換成 電信號(hào)的稱重傳感器;
馬克隆值測(cè)量通路包括與試樣筒連通設(shè)置的測(cè)量氣路和用于感受測(cè)量氣路 氣壓值并對(duì)其進(jìn)行信號(hào)處理得到馬克隆值的壓差測(cè)量電路;
壓差測(cè)量電路包括分別用于感受輸入氣體和試樣筒內(nèi)氣體的氣壓值并將他 們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的氣壓傳感器,稱重電路和馬克隆值測(cè)量通路共用一個(gè)用于處 理稱重傳感器和氣壓傳感器輸出的電信號(hào)的單片機(jī);
壓差測(cè)量電路包括至少兩個(gè)用于校正其零滿度的氣阻塞,每個(gè)氣阻塞對(duì)應(yīng) 一個(gè)馬克隆值,單片機(jī)包括校正所述壓差測(cè)量電路的零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將 已漂移的馬克隆測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)棉樣卩歐正模塊,氣壓塞與氣壓傳感 器相電連接;
單片機(jī)包括用于校正所述稱重電路零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的重量 測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊。
本發(fā)明公布了一種消除棉纖維氣流儀稱重電路測(cè)量值漂移的方法,它包括 以下步驟
切換系統(tǒng)至校正模式;
在單片機(jī)中設(shè)定低值砝碼與高值砝碼所對(duì)應(yīng)的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值,V條和l^;在稱重托盤上放置重量為單片機(jī)中設(shè)定值的低值標(biāo)準(zhǔn)砝碼,在單片機(jī)中保
存此時(shí)的測(cè)量值1 0;
在稱重托盤上放置重量為單片機(jī)中設(shè)定值的高值標(biāo)準(zhǔn)砝碼,在單片機(jī)中保
存此時(shí)的測(cè)量值,n;
切換系統(tǒng)至測(cè)量^^式;
在稱重托盤上放置被測(cè)試物,得到測(cè)量值Vrf;
根據(jù)以下公式,單片機(jī)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)被測(cè)試物重量的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值1^禁,
,—~^
(1* —O括 V ~Vo
本發(fā)明還公布了 一種消除棉纖維氣流儀馬克隆測(cè)量值漂移的方法,它包括
以下步驟
切換系統(tǒng)至校正模式,此時(shí),氣阻塞接入壓差測(cè)量電路; 查找馬克隆曲線,得到氣阻塞所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值,設(shè)定他們分別為P沐和
¥n#,在單片機(jī)中保存這兩個(gè)值;
對(duì)標(biāo)識(shí)較低馬克隆值的氣阻塞進(jìn)行測(cè)量,在單片機(jī)中保存該低值氣阻塞所 對(duì)應(yīng)的測(cè)量值1^;
對(duì)標(biāo)識(shí)較高馬克隆值的氣阻塞進(jìn)行測(cè)量,在單片機(jī)中保存該高值氣阻塞所在試樣筒中放置被測(cè)試物,得到測(cè)量值Vja;
根據(jù)以下公式,單片機(jī)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)被測(cè)試物馬克隆值的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值
<formula>formula see original document page 8</formula>
由于上述技術(shù)方案的采用,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
單片機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊使得本儀器通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)零滿度自動(dòng)校正。
將稱重電路已漂移的測(cè)量值1^,通過(guò)低值標(biāo)準(zhǔn)砝碼和高職標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正,變換
成無(wú)漂移的標(biāo)準(zhǔn)值V^標(biāo)。這種校正方式,使得儀器外部無(wú)需調(diào)整部件,操作方 便,校正精度高。
單片機(jī)中的標(biāo)準(zhǔn)棉樣校正模塊把壓差測(cè)量電路已漂移的測(cè)量值Px2,通過(guò)低 值氣阻塞和高值氣阻塞校正,變換成無(wú)漂移的標(biāo)準(zhǔn)值V^括,再查馬克隆曲線,
即可得到無(wú)漂移的馬克隆測(cè)量值。這種校正方式,使用于很寬范圍內(nèi)的馬克隆 值校正。
并且,本^f義器用兩個(gè)標(biāo)識(shí)有高低馬克隆值的氣阻塞代替標(biāo)準(zhǔn)棉樣進(jìn)行馬克 隆值自動(dòng)校正,為無(wú)標(biāo)準(zhǔn)棉樣的用戶解決困難,也為有標(biāo)準(zhǔn)棉樣的用戶降低了 標(biāo)準(zhǔn)棉樣的消耗。實(shí)現(xiàn)氣阻塞(代替標(biāo)準(zhǔn)棉樣)的自動(dòng)校正,用戶無(wú)須調(diào)整測(cè) 量氣路和測(cè)壓差測(cè)量電路的零滿度,才乘作簡(jiǎn)便,校正精度高。
圖1為本發(fā)明的主i見(jiàn)圖;圖2為本發(fā)明的右^L圖; 圖3為測(cè)量氣路示意圖; 圖4為本發(fā)明電路部分的原理框其中1、稱重電路;11、稱重傳感器;2、馬克隆值測(cè)量通路;21、氣壓 傳感器;211、高端;212、低端;22、測(cè)量氣路;221、過(guò)濾器;223、儲(chǔ)氣筒; 224、第一氣阻管;225、第二氣阻管;226、三通接頭;227、調(diào)滿閥;228、調(diào) 零閥;23、壓差測(cè)量電路;3、被測(cè)量物;4、單片機(jī);41、標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊; 42、標(biāo)準(zhǔn)棉樣校正模塊;5、稱重托盤;6、試樣筒;7、氣阻塞;8、顯示器;9、 A/D轉(zhuǎn)換器;10、放大器。
具體實(shí)施例方式
一種棉纖維氣流儀,用于放置被測(cè)試物3的稱重托盤5和試樣筒6,這里被 測(cè)試物3多為棉纖維,它還包括與稱重托盤5相連接的稱重電路1和與試樣筒6 相連接的馬克隆值測(cè)量通路2。
稱重電路1包括用于感受放置在稱重托盤5上的被測(cè)量物3的重量并將其 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的稱重傳感器11。
壓差測(cè)量電路23包括分別用于感受輸入氣體和試樣筒6內(nèi)氣體的氣壓值并 將他們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的氣壓傳感器21,稱重電路1和馬克隆值測(cè)量通路2共用 一個(gè)用于處理稱重傳感器11和氣壓傳感器21輸出的電信號(hào)的單片機(jī)4;
稱重傳感器11和氣壓傳感器21輸出端與單片機(jī)4的輸入端之間還電連接 有放大器10和A/D轉(zhuǎn)換器9,單片機(jī)4的輸出端連接有一個(gè)用于顯示測(cè)量值和 操作過(guò)程的顯示器8,單片機(jī)4的輸出端和可以接入打印機(jī)等終端設(shè)備。
馬克隆值測(cè)量通路2包括與試樣筒6連通設(shè)置的測(cè)量氣路22和用于感受測(cè) 量氣路22氣壓值并對(duì)其進(jìn)行信號(hào)處理得到馬克隆值的壓差測(cè)量電路23;測(cè)量氣路22部分包括一個(gè)帶有過(guò)濾器221的氣體輸入端,輸入壓縮氣體, 它還包括用于穩(wěn)定測(cè)量氣路22氣壓的儲(chǔ)氣筒223,儲(chǔ)氣筒223與測(cè)量氣路22 相連通的設(shè)置在氣路中輸入端的后方。壓縮氣體經(jīng)輸入端進(jìn)入測(cè)量氣路22后, 分別進(jìn)入第一氣阻管224和第二氣阻管225。第一氣阻管224的一個(gè)端部、第二 氣阻管225的一個(gè)端部與輸入通路三者通過(guò)一個(gè)三通接頭連接。第一氣阻 管224的另一端部、第二氣阻管225的另一端部之間串聯(lián)有用于調(diào)整測(cè)量氣路 零滿度的調(diào)滿閥227和調(diào)零鬧228,其中,調(diào)零閥228與第二氣阻管225的端部 相連接,調(diào)滿閥227與第一氣阻管224的端部相連接。通過(guò)第二氣阻管225的 壓縮氣體輸入到氣壓傳感器21的低端212。經(jīng)過(guò)第一氣阻管224的壓縮氣體通 過(guò)調(diào)滿閥227后輸入試樣筒6,氣壓傳感器21的高端211感受試樣筒6的氣壓。 環(huán)境溫濕度變化對(duì)稱重傳感器11,氣壓傳感器21以及其它電子元件的性能 都有一定影響,棉纖維又是一種高吸濕性材質(zhì),溫濕度對(duì)棉纖維有極大影響。 這種儀器在使用過(guò)程中必須用標(biāo)準(zhǔn)砝碼和棉樣定時(shí)校正。馬克隆值無(wú)論測(cè)量氣 路22參數(shù)變化或壓差測(cè)量電路23參數(shù)變化,都反映到測(cè)量電路零點(diǎn)和滿度變 化,只要對(duì)測(cè)量電路零滿度自動(dòng)校正,就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)馬克隆值自
壓差測(cè)量電路23包括兩個(gè)用于校正其零滿度的氣阻塞7,每個(gè)氣阻塞7對(duì) 應(yīng)一個(gè)馬克隆值,兩個(gè)氣阻塞7對(duì)應(yīng)的馬克隆值不同,氣壓塞7與所述的氣壓 傳感器21相電連接;相應(yīng)的,單片機(jī)4包括使用氣阻塞7校正壓差測(cè)量電路23 的零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的馬克隆測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)棉樣校 正模塊42;
標(biāo)準(zhǔn)棉樣校正模塊42的對(duì)壓差測(cè)量電路23的校正及對(duì)被測(cè)試物漂移的消 除過(guò)程如下切換系統(tǒng)至校正模式,此時(shí),氣阻塞7接入壓差測(cè)量電路; 查找馬克隆曲線,得到氣阻塞7所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值,設(shè)定他們分別為V^和
VH#,在單片機(jī)4中保存這兩個(gè)值;
對(duì)標(biāo)識(shí)較低馬克隆值的氣阻塞進(jìn)行測(cè)量,在單片機(jī)中保存該低值氣阻塞所 對(duì)應(yīng)的測(cè)量值1^;
對(duì)標(biāo)識(shí)較高馬克隆值的氣阻塞進(jìn)行測(cè)量,在單片機(jī)中保存該高值氣阻塞所 對(duì)應(yīng)的測(cè)量值1^;
切換系統(tǒng)至測(cè)量模式;
在試樣筒中放置被測(cè)試物,得到測(cè)量值T jQ;
根據(jù)以下公式,單片機(jī)4計(jì)算得到對(duì)應(yīng)被測(cè)試物3馬克隆值的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)
P0jji = h益^ 。 豕Z杯 LW VK-¥L
如上所述,單片機(jī)4中的標(biāo)準(zhǔn)棉樣校正模塊42把壓差測(cè)量電路23已漂移 的測(cè)量值1 X2,通過(guò)低值氣阻塞和高值氣阻塞校正,變換成無(wú)漂移的標(biāo)準(zhǔn)值
Vs2*=,再查馬克隆曲線,即可得到無(wú)漂移的馬克隆測(cè)量值。這種校正方式,使
用于很寬范圍內(nèi)的馬克隆值校正。
并且,本儀器用兩個(gè)標(biāo)識(shí)有高低馬克隆值的氣阻塞7代替標(biāo)準(zhǔn)棉樣進(jìn)行馬 克隆值自動(dòng)校正,為無(wú)標(biāo)準(zhǔn)棉樣的用戶解決困難,也為有標(biāo)準(zhǔn)棉樣的用戶降低了標(biāo)準(zhǔn)棉樣的消耗。實(shí)現(xiàn)氣阻塞7 (代替標(biāo)準(zhǔn)棉樣)的自動(dòng)校正,用戶無(wú)須調(diào)整 測(cè)量氣路和測(cè)壓差測(cè)量電路的零滿度,操作筒便,校正精度高。
單片機(jī)4包括用于校正稱重電路1零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的重量 測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊41;
標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊41的對(duì)稱重電路1的校正及對(duì)被測(cè)試物漂移的消除過(guò)程 如下
切換系統(tǒng)至校正模式;
在單片機(jī)4中設(shè)定低值砝碼與高值砝碼所對(duì)應(yīng)的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值,l 睹和
K杯,
在稱重托盤5上放置重量為單片機(jī)中設(shè)定值的低值標(biāo)準(zhǔn)砝碼,在單片機(jī)4 中保存此時(shí)的測(cè)量值Vo;
在稱重托盤5上放置重量為單片機(jī)中設(shè)定值的高值標(biāo)準(zhǔn)砝碼,在單片機(jī)4
中保存此時(shí)的測(cè)量值?;
切換系統(tǒng)至測(cè)量^t式;
在稱重托盤5上放置被測(cè)試物3,得到測(cè)量值V^;
根據(jù)以下公式,單片機(jī)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)被測(cè)試物重量的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值1^括,
<formula>formula see original document page 12</formula>這里,選用的低值砝碼的重量為0. OOg,高值砝碼的重量為8. OOg。 如上所述,單片機(jī)4中的標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊41使得本儀器通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)零滿度自動(dòng)校正。將稱重電路l已漂移的測(cè)量值l^,通過(guò)低值標(biāo)準(zhǔn)砝碼和高職標(biāo) 準(zhǔn)砝碼校正,變換成無(wú)漂移的標(biāo)準(zhǔn)值1^標(biāo)。這種校正方式,使得儀器外部無(wú)需 調(diào)整部件,操作方便,校正精度高。
權(quán)利要求
1. 一種棉纖維氣流儀,包括用于放置被測(cè)試物(3)的稱重托盤(5)和試樣筒(6)、與所述的稱重托盤(5)相連接的稱重電路(1)和與所述的試樣筒(6)相連接的馬克隆值測(cè)量通路(2);所述的稱重電路(1)包括用于感受放置在所述的稱重托盤(5)上的被測(cè)量物(3)的重量并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的稱重傳感器(11);所述的馬克隆值測(cè)量通路(2)包括與試樣筒(6)連通設(shè)置的測(cè)量氣路(22)和用于感受所述的測(cè)量氣路(22)氣壓值并對(duì)其進(jìn)行信號(hào)處理得到馬克隆值的壓差測(cè)量電路(23);所述的壓差測(cè)量電路(23)包括分別用于感受輸入氣體和所述的試樣筒(6)內(nèi)氣體的氣壓值并將他們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的氣壓傳感器(21),所述的稱重電路(1)和馬克隆值測(cè)量通路(2)共用一個(gè)用于處理所述的稱重傳感器(11)和氣壓傳感器(21)輸出的電信號(hào)的單片機(jī)(4),其特征在于所述的壓差測(cè)量電路(23)包括至少兩個(gè)用于校正其零滿度的氣阻塞(7),每個(gè)所述的氣阻塞(7)對(duì)應(yīng)一個(gè)馬克隆值,所述的單片機(jī)(4)包括校正所述壓差測(cè)量電路(23)的零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的馬克隆測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)棉樣校正模塊(42),所述的氣壓塞(7)與所述的氣壓傳感器(21)相電連接;所述的單片機(jī)(4)包括用于校正所述稱重電路(1)零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的重量測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊(41)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的棉纖維氣流儀,其特征在于它包括兩個(gè)所述的 氣壓塞(7),每個(gè)所述的氣壓塞(7)對(duì)應(yīng)的馬克隆值不同。
3、 一種消除棉纖維氣流儀稱重電路測(cè)量值漂移的方法,運(yùn)用如權(quán)利要求l 所述的棉纖維氣流儀,它包括以下步驟切換系統(tǒng)至校正模式;在單片機(jī)中設(shè)定低值砝碼與高值砝碼所對(duì)應(yīng)的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值,,條和V^;在稱重托盤上放置重量為單片機(jī)中設(shè)定值的低值標(biāo)準(zhǔn)砝碼,在單片機(jī)中保 存此時(shí)的測(cè)量值1 0;在稱重托盤上放置重量為單片機(jī)中設(shè)定值的高值標(biāo)準(zhǔn)砝碼,在單片機(jī)中保 存此時(shí)的測(cè)量值¥。切換系統(tǒng)至測(cè)量模式;在稱重托盤上放置被測(cè)試物,得到測(cè)量值Vrf;根據(jù)以下公式,單片機(jī)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)被測(cè)試物重量的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值V^^,H5—,0標(biāo) V(J
4、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的校正棉纖維氣流儀稱重電路的方法,其特征在于 所述低值砝碼的重量為0. 00g。
5、 一種消除棉纖維氣流儀馬克隆測(cè)量值漂移的方法,運(yùn)用如權(quán)利要求l所 述的棉纖維氣流儀,它包括以下步驟切換系統(tǒng)至校正模式,此時(shí),氣阻塞接入壓差測(cè)量電路;查找馬克隆曲線,得到氣阻塞所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值,設(shè)定他們分別為,i龍和¥nfe,在單片機(jī)中保存這兩個(gè)值;對(duì)標(biāo)識(shí)較低馬克隆值的氣阻塞進(jìn)行測(cè)量,在單片機(jī)中保存該低值氣阻塞所對(duì)標(biāo)識(shí)較高馬克隆值的氣阻塞進(jìn)行測(cè)量,在單片機(jī)中保存該高值氣阻塞所對(duì)應(yīng)的測(cè)量值Vn;切換系統(tǒng)至測(cè)量^f莫式;在試樣筒中放置被測(cè)試物,得到測(cè)量值1^2;根據(jù)以下公式,單片機(jī)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)被測(cè)試物馬克隆值的無(wú)漂移標(biāo)準(zhǔn)值 <formula>formula see original document page 4</formula>
全文摘要
一種棉纖維氣流儀,包括與稱重托盤相連接的稱重電路和與試樣筒相連接的馬克隆值測(cè)量通路;稱重電路包括稱重傳感器;馬克隆值測(cè)量通路包括壓差測(cè)量電路;壓差測(cè)量電路包括氣壓傳感器,稱重電路和馬克隆值測(cè)量通路共用一個(gè)單片機(jī);壓差測(cè)量電路包括至少兩個(gè)用于校正其零滿度的氣阻塞,每個(gè)氣阻塞對(duì)應(yīng)一個(gè)馬克隆值,單片機(jī)包括校正所述壓差測(cè)量電路的零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的馬克隆測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)棉樣校正模塊;單片機(jī)包括用于校正所述稱重電路零滿度并根據(jù)校正結(jié)果將已漂移的重量測(cè)量值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正模塊。是一種帶有稱重自動(dòng)校正、馬克隆值測(cè)量測(cè)量氣路與壓差測(cè)量電路自動(dòng)校正功能的棉纖維氣流儀。
文檔編號(hào)G01N33/36GK101281055SQ20081002410
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
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