本發(fā)明屬于檢測技術(shù)及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及高壓液體流量的測量與閉環(huán)反饋控制，具體涉及一種基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置及控制方法，可用于大型工業(yè)過程水流量的檢測與控制。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今世界，以互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)等為支柱的高新技術(shù)正日益將人類社會從工業(yè)化時代帶向信息化、網(wǎng)絡(luò)化時代。檢測技術(shù)及其自動控制作為獲取自然界各種信息的最直接手段，已然成為與計(jì)算機(jī)同等重要的技術(shù)而深入日常生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。

現(xiàn)階段，對管道內(nèi)液體流量測量的裝置按照測量原理和結(jié)構(gòu)主要可分為以下幾類：容積式流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)、電磁式流量計(jì)和渦街流量計(jì)等。前兩種流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上屬于機(jī)械式測量裝置，其優(yōu)點(diǎn)為測量范圍寬、對安裝管道的條件要求不高，其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、實(shí)時性和可控性不高、容易使管道產(chǎn)生振動等。電磁式流量計(jì)與渦街流量計(jì)都是以測量液體流速來得到液體流量的流量計(jì)，屬于速度式流量計(jì)。電磁式流量計(jì)多用于測量水、礦漿等介質(zhì)的流量，測量精度和靈敏度較高，但因其造價高且易受到外界磁場的干擾而影響了其在工業(yè)測量中的廣泛應(yīng)用。渦街流量計(jì)的工作原理是基于鈍體繞流現(xiàn)象，即當(dāng)流體繞流非流線形物體(又稱鈍體)時在一定流動工況下會發(fā)生鈍體后部的旋渦脫落現(xiàn)象，旋渦脫落的頻率與流體流動速度之間存在一定關(guān)系，利用這一關(guān)系通過對旋渦頻率的檢測實(shí)現(xiàn)流量的測量。目前已存在的渦街流量計(jì)包括渦街傳感頭、電荷放大器、信號放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換、微控制器、按鍵輸入和LCD顯示等部件；其工作過程為：電荷放大器將渦街流量探頭輸出的電荷信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，在經(jīng)信號放大器、濾波器和A/D轉(zhuǎn)換后通入微控制器進(jìn)行頻率信號和流量值換算，之后在LCD顯示屏上顯示，按鍵的作用為參數(shù)輸入，渦街流量計(jì)標(biāo)定多采用線性標(biāo)定法。它具有無機(jī)械可動部件、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn)，此外，測量流量幾乎不受流體組成、密度、粘度等因素的影響，測量精度高；但是目前現(xiàn)有的渦街流量計(jì)在調(diào)節(jié)液體流量時需要人為手動調(diào)節(jié)閥門，且無法做到遠(yuǎn)程多點(diǎn)測量及組網(wǎng)，工控質(zhì)量低，同時在小流量區(qū)域時，由于渦街流量探頭的非線性特性，且線性標(biāo)定過程中光滑度較差造成測量精度低，導(dǎo)致量程范圍窄的技術(shù)問題，制約了我國工業(yè)自動化水平的提高。

例如中國專利申請，授權(quán)公告號為CN 205015021U，名稱為“溫壓補(bǔ)償型渦街流量計(jì)”的發(fā)明專利，公開了一種溫壓補(bǔ)償型渦街流量計(jì)，包括單片機(jī)、傳感器、前置放大處理電路單元、隔離電路單元、脈沖放大電路單元、電流變換電路單元與顯示器；其中，傳感器依次與前置放大處理電路單元、隔離電路單元、單片機(jī)與電流變換電路單元相連接，隔離電路單元還與脈沖放大電路單元相連接，單片機(jī)與顯示器相連接；傳感器為渦街傳感器、壓電傳感器或差動電容傳感器中的一種。該實(shí)用新型發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、耐用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，采用傳感器檢測出漩渦頻率，對頻率信號進(jìn)行調(diào)理后，輸入單片機(jī)作運(yùn)算處理，可對流體的流量和累積總量進(jìn)行現(xiàn)場顯示，并可輸出與流量成比例的脈沖信號與4～20mA的電流信號圖；但是也存在著以下不足：(1)該系統(tǒng)因缺乏與外界上位機(jī)的通信模塊不能實(shí)現(xiàn)外界上位機(jī)的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)傳輸、多點(diǎn)測量后的組網(wǎng)等功能，(2)該系統(tǒng)因不具備閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)不能實(shí)現(xiàn)對管道內(nèi)流量的自動調(diào)節(jié)，屬于工控質(zhì)量較低的流量計(jì)，不適合在大型油田或者工廠推廣應(yīng)用，不滿足我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)。

綜上所述，結(jié)合我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，針對管道內(nèi)高壓液體流量的檢測與控制，開發(fā)能夠?qū)崟r獲取并準(zhǔn)確控制液體流量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，研究相關(guān)的檢測理論與控制技術(shù)，提高工控質(zhì)量和擴(kuò)寬量程范圍，是當(dāng)前亟需解決的問題，且具有重大研究價值和應(yīng)用意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置及控制方法，用于解決現(xiàn)有渦街流量計(jì)中存在的工控質(zhì)量低和量程范圍窄的問題。

本發(fā)明的技術(shù)思路是：采用閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)對測量裝置流量的自動調(diào)節(jié)，通過設(shè)置多個測量裝置通訊模塊的地址號，進(jìn)行多點(diǎn)測量和組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域整體流量的遠(yuǎn)程檢測與控制，通過分析鈍體繞流現(xiàn)象掌握渦街頻率和液體流速之間實(shí)際中的非線性關(guān)系，采用三次樣條插值標(biāo)定法，實(shí)現(xiàn)寬量程測量。

根據(jù)上述技術(shù)思路，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采取的技術(shù)方案為：

一種基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置，包括渦街流量探頭、信號處理電路模塊和MCU主控電路模塊，其中：

渦街流量探頭，用于采集管道內(nèi)液體的渦街信號并將其轉(zhuǎn)化為電荷信號；

信號處理電路模塊，采用四級運(yùn)算放大器，用于對渦街流量探頭輸出的電荷信號實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，得到多個標(biāo)準(zhǔn)電壓方波信號；

MCU主控電路模塊，用于將信號處理電路輸出的方波信號轉(zhuǎn)換成瞬時流量值，同時計(jì)算累計(jì)流量值，并實(shí)現(xiàn)對測量裝置的控制；

所述MCU主控電路模塊，采用具有顯示驅(qū)動功能的MCU最小系統(tǒng)，其輸入端連接有限位電路模塊，用于檢測閥門的極限位置，該MCU主控電路模塊的輸出端連接有電機(jī)驅(qū)動電路模塊，用于驅(qū)動電機(jī)帶動閥門調(diào)節(jié)液體的流量，該MCU主控電路模塊的通訊端連接有通訊模塊，用于實(shí)時傳輸流量數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量和組網(wǎng)特性。

上述基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置，所述信號轉(zhuǎn)換，是指電荷信號進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換、電壓放大、濾波和整形。

上述基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置，所述信號處理電路模塊，其電壓放大器的放大倍數(shù)可根據(jù)管道口徑尺寸實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。

上述基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置，所述電機(jī)驅(qū)動電路模塊，采用通過兩路光電耦合芯片實(shí)現(xiàn)對可關(guān)斷晶閘管的控制。

上述基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置，所述限位電路模塊，包括常開式干簧管電路和磁鋼，其中常開式干簧管電路固定在測量裝置的基座上，磁鋼固定在連接閥門和電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。

一種基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置的控制方法，包括如下步驟：

(1)對MCU主控電路模塊進(jìn)行初始化；

(2)初始化的MCU主控電路模塊采用三次樣條插值標(biāo)定法，對測量裝置進(jìn)行流量標(biāo)定，得到渦街信號與瞬時流量值的函數(shù)關(guān)系V(f)，實(shí)現(xiàn)步驟為：

2a)將測量裝置的量程范圍劃分為多個量程段；

2b)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)瞬時流量值v，統(tǒng)計(jì)多個量程中每個量程段的標(biāo)準(zhǔn)電壓方波個數(shù)f；

2c)利用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)瞬時流量值v和每個量程段的標(biāo)準(zhǔn)電壓方波個數(shù)f，計(jì)算渦街信號與瞬時流量值的函數(shù)關(guān)系V(f)；

(3)信號處理電路模塊對渦街流量探頭輸出的電荷信號進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換、電壓放大、濾波和整形，得到多個標(biāo)準(zhǔn)電壓方波信號；

(4)MCU主控電路模塊將得到的標(biāo)準(zhǔn)電壓方波信號的個數(shù)代入渦街信號與瞬時流量值函數(shù)關(guān)系V(f)，得到瞬時流量值，同時計(jì)算累計(jì)流量值；

(5)通訊模塊根據(jù)其設(shè)置的地址號，將得到的瞬時流量值和累計(jì)流量值發(fā)送到外界上位機(jī)顯示，同時將在外界上位機(jī)上設(shè)定的額定流量值發(fā)送回MCU主控電路模塊；

(6)MCU主控電路模塊比較額定流量值和瞬時流量值的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動電路模塊，實(shí)現(xiàn)流量自動調(diào)節(jié)。

上述基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置的控制方法，步驟(6)中所述的流量自動調(diào)節(jié)，采用閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)步驟為：

6a)若額定流量值大于瞬時流量值，MCU主控電路模塊通過電機(jī)驅(qū)動電路模塊控制電機(jī)增大閥門開度，限位電路模塊當(dāng)檢測到閥門達(dá)到極大位置時，給MCU主控電路模塊發(fā)送一個電平信號，控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；

6b)若額定流量值小于瞬時流量值，MCU主控電路模塊通過電機(jī)驅(qū)動電路模塊控制電機(jī)減小閥門開度，當(dāng)限位電路模塊檢測到閥門達(dá)到極小位置時，給MCU主控電路模塊發(fā)送一個電平信號，控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；

6c)若額定流量值等于瞬時流量值，MCU主控電路模塊通過電機(jī)驅(qū)動電路模塊停止電機(jī)對閥門開度的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明由于MCU主控電路模塊通訊端連接有通訊模塊，能夠?qū)⒌玫降乃矔r流量值和累計(jì)流量值發(fā)送到外界上位機(jī)顯示，同時將在外界上位機(jī)上設(shè)定的額定流量值發(fā)送回MCU主控電路模塊進(jìn)行流量控制，能夠?qū)崿F(xiàn)測量數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸和測量裝置的遠(yuǎn)程控制，此外，通過設(shè)置多個測量裝置通訊模塊的地址號，進(jìn)行多點(diǎn)測量和組網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)大區(qū)域整體流量的遠(yuǎn)程檢測與控制，MCU主控電路模塊，其輸入端連接有限位電路模塊，其輸出端連接有電機(jī)驅(qū)動電路模塊，并采用閉環(huán)反饋控制方法控制電機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度，實(shí)現(xiàn)對測量裝置內(nèi)液體流量的自動調(diào)節(jié)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效地提高了工控質(zhì)量。

(2)本發(fā)明由于對測量裝置進(jìn)行流量標(biāo)定時，采用三次樣條插值標(biāo)定法，能夠在小流量區(qū)域時具有較高的測量精度，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在保證測量精度的前提下擴(kuò)寬了量程范圍。

(3)本發(fā)明由于MCU主控電路模塊，采用具有顯示驅(qū)動功能的MCU最小系統(tǒng)，降低系統(tǒng)功耗的同時簡化了電路設(shè)計(jì)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測量裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明測量裝置的電壓放大電路等效原理圖；

圖3為本發(fā)明測量裝置的低通濾波器原理圖；

圖4為本發(fā)明測量裝置的電機(jī)驅(qū)動電路原理圖；

圖5為本發(fā)明測量裝置的流量控制方法的實(shí)現(xiàn)流程框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

參照圖1，基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置，包括渦街流量探頭、信號處理電路模塊、電機(jī)驅(qū)動電路模塊、限位電路模塊、MCU主控電路模塊和通訊模塊，其中：

渦街流量探頭選擇不帶法蘭的輸出信號為電荷信號的GLWT1渦街流量探頭，將其固定在測量裝置鈍體的后側(cè)，用于采集液體繞流鈍體后在鈍體后側(cè)產(chǎn)生的渦街信號。

信號處理電路模塊選用TLC27L4CN四級運(yùn)算放大器，第一級設(shè)計(jì)為由容性阻抗構(gòu)成的電荷放大器，其作用是將GLWT1渦街流量探頭輸出的微弱的電荷信號放大并正比例的轉(zhuǎn)換為電壓信號，主要分為偏置電路、輸入級、中間級和輸出級，其中輸入級采用差動放大電路，中間級采用有源負(fù)載的共射負(fù)載電路，輸出級采用互補(bǔ)可調(diào)對稱輸出電路；第二級為電壓放大電路，用來將電荷放大器輸出的微弱的電壓信號進(jìn)一步放大，彌補(bǔ)電荷放大器輸出電壓過低的不足，其等效電路圖如圖2所示；第三級設(shè)計(jì)為低通濾波器，用來對電壓放大電路輸出的電壓信號進(jìn)行濾波，消除雜波干擾，提高放大器的信噪比，得到較為平滑的正弦波信號，其電路原理圖如圖3所示；第四級設(shè)計(jì)為滯回比較器整形輸出電路，用來將經(jīng)過低通濾波器輸出的較為平滑的正弦波信號轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的電壓方波信號，以此來供MCU識別和計(jì)數(shù)。

MCU主控電路模塊與四個按鍵輸入連接，采用具有顯示驅(qū)動功能的MCU最小系統(tǒng)，包括LCD液晶顯示、MCU、電源電路、時鐘電路和JTAG接口，MCU選擇具有超低功耗和自帶LCD驅(qū)動功能的MSP430F4152芯片；四個按鍵用于對MCU主控電路模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，從左到右依次編號為一、二、三和四，其功能分別對應(yīng)：參數(shù)選擇、參數(shù)值加、參數(shù)值減和確定；MCU主控電路模塊將多個標(biāo)準(zhǔn)電壓方波信號轉(zhuǎn)化為瞬時流量并計(jì)算累計(jì)流量，并將輸入的額定流量與瞬時流量比較，將比較結(jié)果發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動電路模塊。

通訊模塊采用RS-485接口，芯片選用SP3485芯片，通訊協(xié)議采用工業(yè)領(lǐng)域的Modbus協(xié)議，其模式選為工業(yè)上常用的RTU模式，使其與目前工業(yè)上常用的Modscan32軟件得到很好的兼容，提高了本發(fā)明和工業(yè)現(xiàn)有其他設(shè)備的兼容性、拓寬了其應(yīng)用場合；通訊模塊用于將得到的瞬時流量和累計(jì)流量發(fā)送到外界上位機(jī)顯示，同時將外界上位機(jī)設(shè)定的額定流量發(fā)回MCU主控電路模塊，此外，通過設(shè)置多個測量裝置通訊模塊的地址號，進(jìn)行多點(diǎn)測量和組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域整體流量的遠(yuǎn)程檢測與控制。

電機(jī)驅(qū)動電路模塊是兩路光電耦合芯片MOC3081通過大功率可關(guān)斷晶閘管BT139-800E控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)的，其電路原理圖如圖4所示；其功能是根據(jù)MCU主控電路模塊發(fā)送來的比較結(jié)果控制電機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度，實(shí)現(xiàn)液體流量的自動調(diào)節(jié)。限位電路模塊采用常開式干簧管電路和磁鋼組成的自動開關(guān)，其中常開式干簧管電路固定在測量裝置的基座上，磁鋼固定在連接閥門和電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，用于檢測閥門的極限位置，避免閥門達(dá)到極限位置而卡死損壞測量裝置。當(dāng)測量裝置內(nèi)的流量需要增大時，通過外界上位機(jī)遠(yuǎn)程操作或MCU主控電路模塊的按鍵調(diào)高額定流量值，此時MCU主控電路模塊控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的輸出端口輸出高電平同時保持其控制電機(jī)反轉(zhuǎn)的輸出端口輸出低電平，使電機(jī)驅(qū)動電路模塊上的光電耦合芯片導(dǎo)通，進(jìn)而通過導(dǎo)通的光電耦合芯片使晶閘管導(dǎo)通控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)經(jīng)減速齒輪減速后調(diào)節(jié)閥門開度；當(dāng)測量裝置內(nèi)的流量達(dá)到設(shè)定流量時，MCU主控電路模塊給電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出端置成低電平，關(guān)斷晶閘管使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，此過程采用閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)；當(dāng)測量裝置內(nèi)流量參數(shù)由于某種原因被設(shè)置的過大致使閥門先轉(zhuǎn)到極限位置時，限位電路模塊給MCU主控電路模塊發(fā)送一個高電平信號，MCU主控電路模塊在收到該高電平信號后立即將電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出端置成低電平，關(guān)斷晶閘管使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，以防閥門卡死而損壞測量裝置。當(dāng)需要降低測量裝置內(nèi)的瞬時流量時，仍然是通過外界上位機(jī)遠(yuǎn)程操作或MCU主控電路模塊的按鍵調(diào)低額定流量值，使MCU主控電路模塊控制電機(jī)反轉(zhuǎn)的輸出端口輸出高電平同時保持其控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的輸出端口輸出低電平，電機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度過程與上述正好相反，這里不再贅述。當(dāng)在電機(jī)帶動閥門調(diào)節(jié)流量的過程中由于受到電壓變動等某種原因致使測量裝置內(nèi)流量偏離了額定值時，需要對閥門進(jìn)行回調(diào)，即電機(jī)由正轉(zhuǎn)狀態(tài)(或反轉(zhuǎn))切換到反轉(zhuǎn)狀態(tài)(或正轉(zhuǎn))，此時MCU主控電路模塊控制電機(jī)輸出端的電平變化過程為：先將正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))輸出端的高電平信號置低，接著延時10ms確保當(dāng)前導(dǎo)通晶閘管充分關(guān)斷，然后再反轉(zhuǎn)(或正轉(zhuǎn))輸出端的低電平信號置高使電機(jī)換向。為達(dá)到系統(tǒng)整體的低功耗模式以及延長MCU主控電路模塊供電電池的使用壽命，光電耦合芯片MOC3081以及限位電路的驅(qū)動電源采用220V交流電經(jīng)降壓、整流和穩(wěn)壓之后輸出的5V直流電提供，為消除220V交流電源50Hz的工頻信號對渦街信號的影響，需要將220V流電的地線經(jīng)1uF的電容連接到整流橋的負(fù)極。

參照圖2，信號處理電路模塊的第二級電壓放大電路，U₁為電荷放大器輸出的微弱的電壓信號，U_o為經(jīng)電壓放大電路放大后的電壓信號，R₁和R₂為可調(diào)電阻，阻值范圍為0～100KΩ，該級電壓放大電路的放大倍數(shù)與R₁和R₂的取值有關(guān)，可以做到根據(jù)不同管道口徑尺寸調(diào)整放大倍數(shù)。

參照圖3，信號處理電路模塊的第三級低通濾波器電路，Uin為電壓放大電路的輸出電壓信號，Uout為經(jīng)濾波器濾波后的較為平滑的正弦波信號，R₁₇選用6.8MΩ的電阻，R₁₃選用390Ω的電阻，R₁₆選用20KΩ的電阻，D₁和D₂選用二極管IN4148，C₁和C₂選用可變電容以根據(jù)實(shí)際實(shí)用情況對電路進(jìn)行調(diào)整。此外，在濾波器的輸入及輸出端設(shè)置了二極管反饋式雙向限幅放大電路，該限幅放大電路對電壓放大以及低通濾波后的輸出信號進(jìn)行鉗位，使得低通濾波器在低頻段的電壓放大倍數(shù)較高，為R₁₇/R₁₆；隨著渦街頻率的升高，當(dāng)濾波器的輸出電壓高于二極管IN4148的鉗位電壓時，反饋電阻R₁₃取代了R₁₇，放大倍數(shù)變?yōu)镽₁₃/R₁₆，濾波器便不再有放大作用，反而對信號起到衰減作用，從而進(jìn)一步消除干擾，提高放大器的信噪比。

參照圖4，電機(jī)驅(qū)動電路模塊，S1和S2分別為控制電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的輸入信號，OUT1和OUT2分別驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的220V交流電輸出信號，Power為220V交流電，U1和U2為MOC3081型光電耦合芯片，Q1和Q3選用BT139-800E型大功率可關(guān)斷晶閘管，Q2和Q4選用8050S型三極管，R4和R10為阻值為390Ω的電阻。當(dāng)MCU主控電路模塊將S1(或S2)置為高電平信號時，三極管Q2(或Q4)導(dǎo)通，進(jìn)而驅(qū)動光電耦合芯片U1(或U2)導(dǎo)通，220V交流電經(jīng)過U1在R4(或R10)上產(chǎn)生一個能使晶閘管Q1(或Q3)導(dǎo)通的壓降，控制晶閘管導(dǎo)通，使220V交流電經(jīng)過該晶閘管在OUT1(或OUT2)端輸出給電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)正轉(zhuǎn)(或反轉(zhuǎn))。該過程中三極管的作用為驅(qū)動并保持光電耦合芯片導(dǎo)通，光電耦合芯片的作用為將模擬信號與數(shù)字信號隔離消除干擾，由于其功率較低不能長時間驅(qū)動電機(jī)，所以需增加大功率可關(guān)斷晶閘管電路。

參照圖5，一種基于鈍體繞流現(xiàn)象的高壓液體流量測量裝置的控制方法，包括如下步驟：

步驟1：對MCU主控電路模塊進(jìn)行初始化，初始化模塊包括：MCU最小系統(tǒng)時鐘初始化，端口引腳初始化，定時器初始化，通訊模塊初始化，測量裝置參數(shù)初始化；當(dāng)系統(tǒng)開啟后，需要對時鐘源進(jìn)行分配，本實(shí)施例主時鐘使用1MHz晶振，輔助時鐘ACLK選擇LFXT1CLK，選擇32.768KHz，定時器時鐘源選擇32.768KHz的輔助時鐘，便于系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式，系統(tǒng)第一次上電，須對測量裝置參數(shù)進(jìn)行出廠設(shè)置，將初始參數(shù)寫入FLASH ROM中的相應(yīng)地址，再次上電后直接從FLASH ROM中讀取相應(yīng)參數(shù)。

步驟2：判斷測量裝置是否已經(jīng)流量標(biāo)定，如果已經(jīng)標(biāo)定，則不需要再進(jìn)行標(biāo)定，否則，需要進(jìn)行標(biāo)定，測量裝置的流量標(biāo)定采用三次樣條插值標(biāo)定法，將待標(biāo)定測量裝置和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)串聯(lián)，然后將標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)流量設(shè)定為其量程的一定百分比(如10％，20％，…，90％和100％)，此時待標(biāo)定測量裝置的MCU主控電路模塊將計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)電壓方波信號，即渦街頻率，逐段統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)瞬時流量值v和其對應(yīng)的測量裝置的標(biāo)準(zhǔn)電壓方波個數(shù)f，并將得到的各個量程段的瞬時流量值和方波數(shù)通過外界上位機(jī)或按鍵輸入到MCU主控電路模塊，通過三次樣條插值算法計(jì)算渦街信號與瞬時流量值的函數(shù)關(guān)系V(f)，完成標(biāo)定；按鍵輸入步驟如下：

步驟2a：系統(tǒng)上電，初始化測量裝置就緒；

步驟2b：調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)閥門開度，使流量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)預(yù)設(shè)的分段點(diǎn)；

步驟2c：點(diǎn)擊第二個按鍵，待標(biāo)定測量裝置將開始采集方波數(shù)，并持續(xù)20秒，LCD顯示屏左側(cè)顯示秒數(shù)，右側(cè)顯示當(dāng)前方波數(shù)，每1秒刷新一次；

步驟2d：采集完成后，點(diǎn)擊第三個按鍵，將順序顯示剛才采集的20個方波數(shù)，每4秒刷新一次，此時需記錄采集到的方波數(shù)與對應(yīng)的瞬時流量值；

步驟2e：重復(fù)步驟2b～2d，完成各個分段點(diǎn)的方波數(shù)采集；

步驟2f：點(diǎn)擊第一個按鍵，進(jìn)入設(shè)置模式，分別輸入分段點(diǎn)的瞬時流量值和方波數(shù)，點(diǎn)擊第四個按鍵，完成測量裝置標(biāo)定，進(jìn)入工作狀態(tài)；

步驟3：MCU主控電路模塊將信號處理電路模塊對渦街流量探頭輸出的電荷信號進(jìn)行電荷/電壓轉(zhuǎn)換、電壓放大、濾波和整形后得到標(biāo)準(zhǔn)電壓方波個數(shù)，即渦街頻率，代入渦街信號與瞬時流量值函數(shù)關(guān)系V(f)，得到瞬時流量值，同時計(jì)算累計(jì)流量值；

步驟4：通訊模塊將得到的瞬時流量值和累計(jì)流量值發(fā)送到外界上位機(jī)顯示，同時將在外界上位機(jī)上設(shè)定的額定流量值發(fā)送回MCU主控電路模塊；

步驟5：MCU主控電路模塊比較額定流量值和瞬時流量值的大小，并將比較結(jié)果發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動電路模塊，驅(qū)動電機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度，實(shí)現(xiàn)流量自動調(diào)節(jié)，在此過程中采用閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)方法，實(shí)現(xiàn)步驟如為：

步驟5a：若額定流量值大于瞬時流量值，MCU主控電路模塊通過電機(jī)驅(qū)動電路模塊控制電機(jī)增大閥門開度，限位電路模塊當(dāng)檢測到閥門達(dá)到極大位置時，給MCU主控電路模塊發(fā)送一個電平信號，控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；

步驟5b：若額定流量值小于瞬時流量值，MCU主控電路模塊通過電機(jī)驅(qū)動電路模塊控制電機(jī)減小閥門開度，限位電路模塊當(dāng)檢測到閥門達(dá)到極小位置時，給MCU主控電路模塊發(fā)送一個電平信號，控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動；

步驟5c：若額定流量值等于瞬時流量值，MCU主控電路模塊通過電機(jī)驅(qū)動電路模塊停止電機(jī)對閥門開度的調(diào)節(jié)。