一種漿液型流體的高精度流量測量裝置及方法
【專利說明】-種漿液型流體的高精度流量測量裝置及方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明流量測量技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種流量測量裝置，具體是一種漿液型流體的高 精度流量測量裝置及方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 在工業(yè)領(lǐng)域，水煤漿、紙漿、藥液等漿液流量的高精度測量十分重要?，F(xiàn)有測量方 法W電磁流量計(jì)為主，但是，在電磁流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用中由于工頻干擾、流體介質(zhì)產(chǎn)生的電化 學(xué)干擾等，使其測量精度難W達(dá)到要求。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種針對于中水煤漿、紙漿、 藥液等漿液流量的漿液型流體的高精度流量測量裝置及方法。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)： 陽〇化]一種漿液型流體的高精度流量測量裝置，包括測量管道，測量管道的橫截面積與 圓形傳輸管道的橫截面積相同；測量管道上等間距安裝有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式 粘度計(jì)的信號輸出端均與二次儀表相連，二次儀表輸出被測漿液的流量。
[0006] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
[0007] 所述測量管道的截面為長方形，兩端通過法蘭盤與圓形傳輸管道相連，測量管道 截面的長方形的上下長為R，兩側(cè)寬為ηR/4,R為圓形傳輸管道的直徑。
[0008] 所述測量管道的總長度為3000mm。
[0009] 所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)包括第一旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)和第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，第一旋轉(zhuǎn)式 粘度計(jì)安裝于測量管道入口一側(cè)，第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)安裝于測量管道出口一側(cè)，第一旋轉(zhuǎn) 式粘度計(jì)距測量管道入口的距離等于第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)距測量管道出口的距離，并且等于 第一旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)和第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的間距。
[0010] 所述旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)包括旋轉(zhuǎn)頭，旋轉(zhuǎn)頭與伺服電機(jī)相連，伺服電機(jī)的上方同軸安 裝有金屬圓盤，金屬圓盤邊緣上沿周向均勻開設(shè)一圈透光孔，透光孔上方安裝光敏元件，光 敏元件能夠與透光孔配合，在金屬圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出連續(xù)方波，方波的頻率與旋轉(zhuǎn)速度成正 比。
[0011] 一種漿液型流體的高精度流量方法，包括W下步驟：
[0012] 1)粘度測量信號采集：
[0013] 打開兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)W及二次儀表的開關(guān)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)每隔0. 25秒同 時(shí)進(jìn)行采樣，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)將采集的粘度測量信號ni(0)和n2(0)送入二次儀表中；
[0014] 2)粘度測量信號保存：
[0015] 粘度測量信號ni(0)和Π2 (0)分別進(jìn)入二次儀表的DSP中ni存儲空間和η2存儲空 間；ni存儲空間中有Μ個(gè)單元，將η1存儲空間中的數(shù)據(jù)右移一個(gè)單元，并將最右單元η1 (Μ) 中的數(shù)據(jù)溢出，ri2存儲空間中有Ν個(gè)單元，將η2存儲空間的數(shù)據(jù)左移一個(gè)單元，并將最左單 元〇2(腳中的數(shù)據(jù)溢出；其中，N為遠(yuǎn)小于Μ;
[0016] 扣卷積計(jì)算：
[0017] 根據(jù)公式（1)對ni存儲空間和η2存儲空間中的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積運(yùn)算，得到Μ-Ν+1個(gè) 卷積值y(m)，并保存在存儲器y中； W化]
(1)
[0019] 其中，m為漿液由第一旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)流過第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的時(shí)間，i為進(jìn)行卷積 計(jì)算的中間量；
[0020] 4)查找最大卷積值：
[0021] 通過寄存器ymax的M-N+1對比和交換，尋找到內(nèi)積的最大值ym。?，如下式： 陽022]y"ax(m) =max[y(m)]似
[0023] 5)計(jì)算漿液流量F:
[0024] 對應(yīng)的自變量m為漿液由第一旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)流過第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的時(shí) 間，帶入公式（3):
[00 巧]
G)
[00%] 其中，L是安裝在管道上兩臺粘度計(jì)的距離，S是管道的橫截面積。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0028] 本發(fā)明引入軟測量的思想，用軟件來替代硬件的功能，在被測漿液的直管道上安 裝旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)，將粘度計(jì)的測量值接入二次儀表的輸入接口（使用一個(gè)DSP或者FPGA都 可W實(shí)現(xiàn)或作為二次儀表），該二次儀表需要兩個(gè)具有A/D轉(zhuǎn)換功能的模擬輸入接口。另 外該儀表通過一個(gè)串行通訊接口或模擬輸出端將流量測量值送出，采用了安裝簡單，拆卸 方便的簡易高效結(jié)構(gòu)，即生產(chǎn)線中只需要安裝了一種設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了用一種設(shè)備同時(shí)測量出 流量和流速兩種物理量的效果。綜上所述本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)是省去了一種測量設(shè)備的工業(yè) 成本，即降低了工業(yè)成本。由于本發(fā)明采用了簡易高效的安裝結(jié)構(gòu)W及測量中引入了軟測 量思想，將二次儀表（使用一個(gè)DSP或者FPGA都可W實(shí)現(xiàn)或作為二次儀表）安裝在工業(yè)現(xiàn) 場，所W能夠達(dá)到實(shí)時(shí)精確的測量效果。綜上所述，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是保證測量精度的同 時(shí)，實(shí)現(xiàn)了流體在線實(shí)時(shí)測量，在工業(yè)領(lǐng)域中有較大的實(shí)用價(jià)值。 【【附圖說明】】
[0029] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0030] 圖2-1為本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2-2為本發(fā)明測量管道的側(cè)視圖；
[0032] 圖3-1為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3-2為本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)上金屬圓盤的俯視圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明的計(jì)算原理圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明測量方法的流程圖。
[0036] 其中：1為測量管道；2為第一旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)；3為第二旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)；4為法蘭盤； 5為旋轉(zhuǎn)頭；6為伺服電機(jī)；7為金屬圓盤；8為光敏元件；9為透光孔。 【【具體實(shí)施方式】】
[0037] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0038] 參見圖1，本發(fā)明兩臺旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)沿著直管道，第一旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)2安裝于第二 旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)3前方；如圖2所示，在被測的漿液型流體傳輸線上，安裝一個(gè)橫截面為長方 形的測量管道1，測量管道1的橫截面積與原來的圓形管道的橫截面積相等，兩端通過法蘭 盤4與圓形傳輸管道相連；具體尺寸為，設(shè)圓形管道的直徑為R，則長方形管道的長取為R， 寬為πR/4。安裝方式為"上下長R，左右寬3TR/4"。測量管道長3000mm，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度 計(jì)分別安裝在1000mm和2000mm處。旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由下至上的旋轉(zhuǎn)頭 5、伺服電機(jī)6、帶透光孔9的金屬圓盤7和光敏元件8四部分組成。旋轉(zhuǎn)頭為紡鍵形，材質(zhì) 是硬質(zhì)塑料，表面要保持一定的粗糖度；伺服電機(jī)的特性很軟，較小的粘度波動(dòng)都會引起伺 服電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化；與伺服電機(jī)同軸安裝的金屬圓盤的邊緣有一些透光孔；光敏元件8是 由發(fā)光二極管和光電Ξ極管兩部分組成，它安裝在金屬圓盤邊緣透光孔的上方，發(fā)光二極 管發(fā)出的光線可W透過透光孔照射在光電Ξ極管使其導(dǎo)通，但當(dāng)兩個(gè)透光孔之間正對著光 敏元件時(shí)，由于光線無法透過，光電Ξ極管將截止。當(dāng)金屬圓盤旋轉(zhuǎn)起來后，光電原件會發(fā) 出連續(xù)方波，且方波的頻率與旋轉(zhuǎn)速度成正比。
[0039] 本發(fā)明的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)同時(shí)測量漿液型流體的速度流量，具體流量測量方法 如下：
[0040] 1)采集：如圖2所示，每隔采樣周期T(0. 25秒），將兩個(gè)粘度計(jì)的粘度測量信號 ni(0)、Π2(0)送入（WDSP核屯、的）二次儀表中。
[0041] 2)保存：如圖