專利名稱：熱式氣體流量計的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱式氣體流量計，特別是具有輸出特性校正功能 的熱式氣體流量計。
技術背景熱式氣體流量計采用熱學原理進行氣體流量的測量，主要由橋式電路 和輸出信號調理電路組成。流量敏感元件(如鉑電阻、鉑絲或鉑膜等)與 溫度補償元件均安裝于氣體通路內，并與其它電阻元件組成橋式電路，將 氣體流量的變化轉換為橋臂輸出電壓的變化，從而實現(xiàn)氣體質量流量的測 量。但是由于電路元件，特別是流量敏感元件本身存在靜態(tài)誤差和動態(tài)誤 差，因此不同電路的輸出電壓特性將有差異，從而帶來測量誤差。現(xiàn)在解決以上問題的一種方案是采用厚膜電路進行激光在線功能修 調，微調電阻參數(shù)，使輸出特性達到流量計誤差要求范圍。由于熱式流量 計的輸出特性曲線是非線性的，而激光修調采用的是兩點線性修調，因此 在調整點之外必定存在誤差。而且激光修調過程是不可逆的， 一旦修調過 量將不可恢復，易產生廢品。在專利文獻CN00819323中提到了另外一種方案，即加入校正計算電 路環(huán)節(jié)。首先利用外部計算機計算出電路校正系數(shù)，然后寫入電路PR0M (Programmable Read-0nly Memory,可編程只讀存儲器)中，利用DSP (digital signal processing,數(shù)字信號處理器)通過高于二次的多項表 達式校正輸出特性，使之接近目標特性。此種方法的缺點在于校正系數(shù)計 算算法復雜，需要用DSP芯片來實現(xiàn)，并使用專用LSI (Large-scale integration,大規(guī)模集成電路)，成本較高，目前仍未實用化。 實用新型內容本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術中成本高的問題，提出一種 熱式氣體流量計。本實用新型實現(xiàn)上述目的的熱式氣體流量計包括橋式電路、與所述橋 式電路相連對其進行電流控制的電流控制部分和用于接收來自橋式電路的 信號并對其校正后輸出的校正電路模塊，其特征是所述校正電路模塊包括依次相連的ADC電路、單片機和DAC電路。根據(jù)本實用新型實施例，本實用新型還可以具有如下特征
所述單片機為具有ISP功能的單片機。所述校正電路模塊是采用映射查表算法對信號進行校正的方法的校正 電路模塊。由于采用了單片機實現(xiàn)輸出特性的校正，與激光修調方案相比，降低了生產工藝的復雜度及對設備的要求；與DSP校正計算方案相比，不必使 用專用LSI和DSP芯片，降低了成本。采用具有ISP功能的單片機，使得軟件可反復擦寫，降低了廢品率； 流量計經過長期使用性能劣化后，可以通過軟件調整改善其特性；保持電 路結構不變，通過改變目標映射數(shù)據(jù)表可以調節(jié)流量計的量程。采用映射查表算法，算法簡單，執(zhí)行速度快。

圖1是本實用新型實施例熱式氣體流量計的電路原理框圖； 圖2是常規(guī)熱式氣體流量計的輸出特性曲線圖； 圖3是本實用新型實施例的實施過程圖； 圖4是本實用新型實施例輸出特性校正的流程圖； 圖5是校正前和校正后的輸出特性曲線圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施例并結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。 為了便于理解，在描述具體的實施例之前，先對熱式氣體流量計的原 理進行一個簡單的介紹。如圖1所示，熱式氣體流量計一般都包括橋式電 路7、信號調理電路1等。其中信號調理電路是常規(guī)電路，它包括包括直 流偏置、信號幅度放大等環(huán)節(jié)。圖1中RH為流量敏感元件(如鉑電阻、 鉑絲或鉑膜等)，RK為溫度補償電阻。兩電阻均安裝于氣體通道中，與電阻 I R2、 R3構成橋式電路。此外，還有運算放大器2和用于電流控制的晶體 管6，構成電流控制部分8。在正常工作條件下，Rh的溫度保持高于氣流溫 度120'C左右，使電橋達到平衡。當通道內有氣體流過時，Rh的溫度將下 降，電阻減小，使電橋失去平衡。通過運算放大器和晶體管的電流控制， 流經RH的加熱電流lH將增大，使IV咴復正常工作溫度，回到平衡狀態(tài)。氣 體流量越大，需要的加熱電流L,越大。因此精密電阻R3的兩端會輸出與氣 體流量相應的電壓。輸出電壓與氣體流量之間的關系近似于四次方根，低 流量時靈敏度較高，如圖2所示。本實施例的熱式氣體流量計還包括一個輸出校正電路模塊9;此校正
模塊由ADC(Analog-to-Digital Conversion,模數(shù)轉換)電路、DAC(Digital -to- Analog Conversion,數(shù)模轉換)電路和具有ISP (In-System Programming,在系統(tǒng)可編程)功能的單片機(即圖1中的MCU 5)組成， 并預留ISP接口；運用映射査表算法實現(xiàn)輸出特性的校正。如圖1所示，氣體流量計電路除包括上述橋式電路7、信號調理電路1 外，還包括上述校正電路模塊9，并預留L輸出接口和單片機ISP接口。 具體實施過程見圖3。首先用氣體流量標準裝置(如音速噴嘴流量標準裝 置)標定流量計，通過外接計算機采集校正前輸出電壓VcH。因為低流量時 靈敏度高，所以標定流量點的選擇應在低流量時選擇得更密一些，例如應 至少選擇Qmin， 0. 15Q脆x， 0. 25Qmax， 0. 4Q腿，0. 7Qmax， Qmax六個點。顯然，標定流量點越多，越有利于測量精度的提高。根據(jù)標定結果列出校 正前流量一電壓映射數(shù)據(jù)表。然后將校正前的映射數(shù)據(jù)表和目標映射數(shù)據(jù) 表寫入校正程序。通過單片機的ISP接口，用外接計算機將校正程序寫入 單片機R0M。流量計輸出特性校正的流程(即校正程序的流程)如圖4所示。校正 前輸出電壓Vw經ADC，輸入MCU。校正程序根據(jù)ROM中的校正前映射數(shù)據(jù) 表，執(zhí)行查表算法(如線性插值等)，得到V。,對應的氣體流量Q。再根據(jù) 當前的氣體流量Q，對目標映射數(shù)據(jù)表執(zhí)行査表算法，得到對應目標輸出 電壓值的數(shù)字量。后經DAC輸出V。uT。至此，已將校正前的流量一電壓映射 數(shù)據(jù)轉化為了目標映射數(shù)據(jù)，校正了流量計的輸出特性，如圖5所示。圖 5中，長虛線為校正前特性曲線，短虛線為校正后特性曲線，實線為目標 特性曲線。綜上所述，本實用新型提供一種熱式氣體流量計，采用具有ISP功能 的單片機及映射查表算法，實現(xiàn)輸出特性的校正，在較低成本條件下提高 測量精度，降低廢品率。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細 說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新 型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下， 還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種熱式氣體流量計，包括橋式電路(7)、與所述橋式電路(7)相連對其進行電流控制的電流控制部分(8)和用于接收來自橋式電路(7)的信號并對其校正后輸出的校正電路模塊(9)，其特征是所述校正電路模塊(9)包括依次相連的ADC電路(3)、單片機(5)和DAC電路(4)。
2、 如權利要求1所述的熱式氣體流量計，其特征是所述單片機(5) 為具有ISP功能的單片機。
3、 如權利要求1或2所述的熱式氣體流量計，其特征是所述校正電 路模塊(9)是采用映射査表算法對信號進行校正的方法的校正電路 模塊。
專利摘要本實用新型公開一種熱式氣體流量計，包括橋式電路、與所述橋式電路相連對其進行電流控制的電流控制部分和用于接收來自橋式電路的信號并對其校正后輸出的校正電路模塊，其特征是所述校正電路模塊包括依次相連的ADC電路、單片機和DAC電路。由于采用了單片機實現(xiàn)輸出特性的校正，與激光修調方案相比，降低了生產工藝的復雜度及對設備的要求；與DSP校正計算方案相比，不必使用專用LSI和DSP芯片，降低了成本。
文檔編號G01F1/76GK201034658SQ200620016408
公開日2008年3月12日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權日2006年12月11日
發(fā)明者勇 張, 成宏偉, 賈永平 申請人:比亞迪股份有限公司