專(zhuān)利名稱(chēng)：渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流量測(cè)量技術(shù)，涉及對(duì)渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
目前的航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴瞬時(shí)流量的測(cè)量裝置，采用渦輪流量傳感器給出代表流量的正弦或者方波信號(hào)，測(cè)量電路為純數(shù)字邏輯電路，在規(guī)定的門(mén)限內(nèi)對(duì)渦輪流量傳感器輸出的正弦或者方波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)得到頻率值，然后把頻率值換算成流量值。其缺點(diǎn)是流量測(cè)量精度不高，不能滿(mǎn)足新型發(fā)動(dòng)機(jī)流量測(cè)量的精度要求。具體地說(shuō)，首先，現(xiàn)有測(cè)量裝置的頻率測(cè)量電路不能保證門(mén)限的起始時(shí)刻與信號(hào)的起始時(shí)刻同步，從而產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差； 其次，對(duì)于最后一個(gè)信號(hào)周期的殘余波形無(wú)法計(jì)量，從而忽略了小數(shù)部分，造成流量測(cè)量誤差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種能提高流量測(cè)量精度的渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路，以滿(mǎn)足新型發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴瞬時(shí)流量的測(cè)量需要。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路，包括一個(gè)渦輪流量傳感器P，其特征在于，渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路由渦輪流量傳感器P、整數(shù)部分預(yù)處理電路、和單片機(jī)電路組成；(1)整數(shù)部分預(yù)處理電路1由三極管T、光電隔離器U1、與門(mén)U2、電阻Rl和R2、電容Cl以及二極管Dl組成；渦輪流量傳感器P的信號(hào)輸出端Pl串聯(lián)電阻Rl后與三極管T 的基極連接，渦輪流量傳感器P的接地端P2接地，渦輪流量傳感器P的電源輸入端P3與 +24V連接，電阻R2的一端、電容Cl的一端和二極管Dl的負(fù)極與三極管T的基極連接，電阻 R2的另一端、電容Cl的另一端和二極管Dl的正極接地，三極管T的發(fā)射極接地，三極管T 的集電極與光電隔離器Ul的信號(hào)輸入端連接，光電隔離器Ul的電源輸入端與+24V連接， 光電隔離器Ul的接地端接地，光電隔離器Ul的信號(hào)輸出端和與門(mén)U2的輸入端連接，與門(mén) U2的輸出端為整數(shù)部分預(yù)處理電路1的輸出端；(2)小數(shù)部分預(yù)處理電路2由電阻R3、R4、R5、R6、電容C2、運(yùn)算放大器U3、與門(mén)U4 組成；渦輪流量傳感器P的信號(hào)輸出端Pl串聯(lián)電阻R3后與運(yùn)算放大器U3的同相端連接， 電容C2的一端與運(yùn)算放大器U3的同相端連接，電容C2的另一端接地，電阻R4的一端接運(yùn)算放大器U3的反相端，電阻R4的另一端接運(yùn)算放大器U3的輸出端，電阻R5的一端接運(yùn)算放大器U3的反相端，電阻R5的另一端接地，電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U3的輸出端連接， 電阻R6的另一端和與門(mén)U4的輸入端連接，與門(mén)U4的輸出端為小數(shù)部分預(yù)處理電路2的輸出端；(2)單片機(jī)電路3由單片機(jī)TO和高精度晶體振蕩器X組成，單片機(jī)TO的電源輸入端VCC與+5V連接，單片機(jī)TO的接地端GND接地，單片機(jī)TO的復(fù)位端RST端接+5V，晶體振
3蕩器X的信號(hào)輸出端OSC與單片機(jī)TO的時(shí)鐘輸入端XTALl連接，晶體振蕩器X的接地端接地，晶體振蕩器X的電源輸入端與+5V連接，整數(shù)部分預(yù)處理電路1的輸出與單片機(jī)U5的第一外部中斷輸入端INTO連接，小數(shù)部分預(yù)處理電路2的輸出與單片機(jī)TO的第二外部中斷輸入端INTl連接，單片機(jī)TO的輸出端OUT與顯示設(shè)備的輸入端連接，單片機(jī)TO的通訊端TXD與通訊設(shè)備連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是大大提高了渦輪流量傳感器的流量測(cè)量精度，滿(mǎn)足了新型發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴瞬時(shí)流量的測(cè)量需要。試驗(yàn)證明，本實(shí)用新型將流量測(cè)量精度提高了 3個(gè)數(shù)量級(jí)，從個(gè)位數(shù)提高到小數(shù)點(diǎn)后第3位。

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路，包括一個(gè)渦輪流量傳感器P，其特征在于，渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路由渦輪流量傳感器P、整數(shù)部分預(yù)處理電路1、和單片機(jī)電路3組成；(1)整數(shù)部分預(yù)處理電路1由三極管T、光電隔離器U1、與門(mén)U2、電阻Rl和R2、電容Cl以及二極管Dl組成；渦輪流量傳感器P的信號(hào)輸出端Pl串聯(lián)電阻Rl后與三極管T 的基極連接，渦輪流量傳感器P的接地端P2接地，渦輪流量傳感器P的電源輸入端P3與 +24V連接，電阻R2的一端、電容Cl的一端和二極管Dl的負(fù)極與三極管T的基極連接，電阻 R2的另一端、電容Cl的另一端和二極管Dl的正極接地，三極管T的發(fā)射極接地，三極管T 的集電極與光電隔離器Ul的信號(hào)輸入端連接，光電隔離器Ul的電源輸入端與+24V連接， 光電隔離器Ul的接地端接地，光電隔離器Ul的信號(hào)輸出端和與門(mén)U2的輸入端連接，與門(mén) U2的輸出端為整數(shù)部分預(yù)處理電路1的輸出端；(2)小數(shù)部分預(yù)處理電路2由電阻R3、R4、R5、R6、電容C2、運(yùn)算放大器U3、與門(mén)U4 組成；渦輪流量傳感器P的信號(hào)輸出端Pl串聯(lián)電阻R3后與運(yùn)算放大器U3的同相端連接， 電容C2的一端與運(yùn)算放大器U3的同相端連接，電容C2的另一端接地，電阻R4的一端接運(yùn)算放大器U3的反相端，電阻R4的另一端接運(yùn)算放大器U3的輸出端，電阻R5的一端接運(yùn)算放大器U3的反相端，電阻R5的另一端接地，電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U3的輸出端連接， 電阻R6的另一端和與門(mén)U4的輸入端連接，與門(mén)U4的輸出端為小數(shù)部分預(yù)處理電路2的輸出端；(2)單片機(jī)電路3由單片機(jī)TO和高精度晶體振蕩器X組成，單片機(jī)TO的電源輸入端 VCC與+5V連接，單片機(jī)U5的接地端GND接地，單片機(jī)U5的復(fù)位端RST端接+5V，晶體振蕩器X的信號(hào)輸出端OSC與單片機(jī)TO的時(shí)鐘輸入端XTALl連接，晶體振蕩器X的接地端接地， 晶體振蕩器X的電源輸入端與+5V連接，整數(shù)部分預(yù)處理電路1的輸出與單片機(jī)TO的第一外部中斷輸入端INTO連接，小數(shù)部分預(yù)處理電路2的輸出與單片機(jī)TO的第二外部中斷輸入端INTl連接，單片機(jī)TO的輸出端OUT與顯示設(shè)備的輸入端連接，單片機(jī)TO的通訊端TXD 與通訊設(shè)備連接。本實(shí)用新型的工作原理是渦輪流量傳感器P的輸出信號(hào)分兩路分別進(jìn)入到整數(shù)部分預(yù)處理電路1和小數(shù)部分預(yù)處理電路2中，在整數(shù)部分預(yù)處理電路1中，信號(hào)通過(guò)Rl
4驅(qū)動(dòng)三極管T將信號(hào)整形成方波并驅(qū)動(dòng)光電隔離器Ul進(jìn)行信號(hào)的隔離，輸出信號(hào)再經(jīng)U2 緩沖、整形后輸出到單片機(jī)U5的第一外部中斷輸入端INTO。小數(shù)部分預(yù)處理電路2中，信號(hào)先經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U3放大并由U4緩沖、整形后輸出到單片機(jī)TO的第二外部中斷輸入端 INTl。接于油路中的渦輪流量傳感器P將油路中介質(zhì)流動(dòng)的流量轉(zhuǎn)換成一定幅值、相應(yīng)頻率的方波或正弦波電信號(hào)，其頻率在OKHz 3KHz之間，輸出信號(hào)頻率與流量成正比。測(cè)量電路在設(shè)定的門(mén)限時(shí)間內(nèi)對(duì)渦輪流量傳感器P輸出的正弦波信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，即可得到瞬時(shí)流量值。本實(shí)用新型電路中，整數(shù)部分測(cè)量的原理是開(kāi)始測(cè)量時(shí)，應(yīng)保證待測(cè)信號(hào)的起始時(shí)刻與門(mén)限起始時(shí)刻保持同步，在電路中，流量信號(hào)整數(shù)部分預(yù)處理電路1的輸出與單片機(jī)U5的第一外部中斷輸入端INTO連接，單片機(jī)U5首先對(duì)該輸出信號(hào)進(jìn)行下降沿的判斷， 在待測(cè)信號(hào)的下降沿時(shí)刻，立即引發(fā)單片機(jī)的INT中斷，進(jìn)入中斷則馬上啟動(dòng)對(duì)門(mén)限內(nèi)正弦波信號(hào)脈沖的計(jì)數(shù)，直到門(mén)限結(jié)束為止，如此，可完成在一定門(mén)限內(nèi)對(duì)待測(cè)信號(hào)頻率的整數(shù)部分的測(cè)量。小數(shù)部分測(cè)量的原理是單片機(jī)利用高精度晶體振蕩器X的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)待測(cè)信號(hào)的殘缺脈沖(即小數(shù)部分)進(jìn)行細(xì)分，測(cè)出單片機(jī)TO的第二外部中斷輸入端INTl上待測(cè)
信號(hào)每個(gè)周波的周期值、并存儲(chǔ)，i = 1,2,......n，在門(mén)限的結(jié)束時(shí)刻，所測(cè)出待測(cè)信號(hào)
的第η個(gè)周波的殘缺脈沖的時(shí)間為tn，將前n-1個(gè)脈沖的周期值t求平均值，得到平均周期 T，則第η個(gè)周波的殘缺脈沖的計(jì)數(shù)值為tn/T，即計(jì)數(shù)值的小數(shù)部分。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，高精度晶體振蕩器X采用具有溫度補(bǔ)償?shù)腎OMHz晶體振蕩器，經(jīng)8分頻后，測(cè)量時(shí)鐘的頻率為1.2511，即測(cè)量的時(shí)間基準(zhǔn)為0.8 4 8。在-40 80°C范圍內(nèi)，高精度晶體振蕩器X的頻率穩(wěn)定度能達(dá)到0. 5xl0_6ppm，單片機(jī)采用ATMEGA8L， 高速光電隔離器采用HCPL3010。渦輪流量傳感器P采用從國(guó)外進(jìn)口的FT0-3或FT0-5。
權(quán)利要求1.渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路，包括一個(gè)渦輪流量傳感器P，其特征在于，渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路由渦輪流量傳感器P、整數(shù)部分預(yù)處理電路[1]、和單片機(jī)電路[3]組成；(1)整數(shù)部分預(yù)處理電路[1]由三極管T、光電隔離器U1、與門(mén)U2、電阻Rl和R2、電容 Cl以及二極管Dl組成；渦輪流量傳感器P的信號(hào)輸出端Pl串聯(lián)電阻Rl后與三極管T的基極連接，渦輪流量傳感器P的接地端P2接地，渦輪流量傳感器P的電源輸入端P3與+24V 連接，電阻R2的一端、電容Cl的一端和二極管Dl的負(fù)極與三極管T的基極連接，電阻R2 的另一端、電容Cl的另一端和二極管Dl的正極接地，三極管T的發(fā)射極接地，三極管T的集電極與光電隔離器Ul的信號(hào)輸入端連接，光電隔離器Ul的電源輸入端與+24V連接，光電隔離器Ul的接地端接地，光電隔離器Ul的信號(hào)輸出端和與門(mén)U2的輸入端連接，與門(mén)U2 的輸出端為整數(shù)部分預(yù)處理電路[1]的輸出端；(2)小數(shù)部分預(yù)處理電路[2]由電阻R3、R4、R5、R6、電容C2、運(yùn)算放大器U3、與門(mén)U4組成；渦輪流量傳感器P的信號(hào)輸出端Pl串聯(lián)電阻R3后與運(yùn)算放大器U3的同相端連接，電容C2的一端與運(yùn)算放大器U3的同相端連接，電容C2的另一端接地，電阻R4的一端接運(yùn)算放大器U3的反相端，電阻R4的另一端接運(yùn)算放大器U3的輸出端，電阻R5的一端接運(yùn)算放大器U3的反相端，電阻R5的另一端接地，電阻R6的一端與運(yùn)算放大器U3的輸出端連接， 電阻R6的另一端和與門(mén)U4的輸入端連接，與門(mén)U4的輸出端為小數(shù)部分預(yù)處理電路[2]的輸出端；(2)單片機(jī)電路[3]由單片機(jī)TO和高精度晶體振蕩器X組成，單片機(jī)TO的電源輸入端 VCC與+5V連接，單片機(jī)U5的接地端GND接地，單片機(jī)U5的復(fù)位端RST端接+5V，晶體振蕩器X的信號(hào)輸出端OSC與單片機(jī)TO的時(shí)鐘輸入端XTALl連接，晶體振蕩器X的接地端接地， 晶體振蕩器X的電源輸入端與+5V連接，整數(shù)部分預(yù)處理電路[1]的輸出與單片機(jī)TO的第一外部中斷輸入端INTO連接，小數(shù)部分預(yù)處理電路[2]的輸出與單片機(jī)TO的第二外部中斷輸入端INTl連接，單片機(jī)TO的輸出端OUT與顯示設(shè)備的輸入端連接，單片機(jī)TO的通訊端TXD與通訊設(shè)備連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于流量測(cè)量技術(shù)，涉及對(duì)渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路的改進(jìn)。它包括一個(gè)渦輪流量傳感器P，其特征在于，渦輪流量傳感器輸出頻率測(cè)量電路由渦輪流量傳感器P、整數(shù)部分預(yù)處理電路[1]、小數(shù)部分預(yù)處理電路[2]和單片機(jī)電路[3]組成；整數(shù)部分預(yù)處理電路[1]由三極管T、光電隔離器U1、與門(mén)U2、電阻R1和R2、電容C1以及二極管D1組成；小數(shù)部分預(yù)處理電路[2]由電阻R3、R4、R5、R6、電容C2、運(yùn)算放大器U3、與門(mén)U4組成。本實(shí)用新型大大提高了渦輪流量傳感器的流量測(cè)量精度，滿(mǎn)足了新型發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴瞬時(shí)流量的測(cè)量需要。
文檔編號(hào)G01F1/32GK201983810SQ20102070131
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者何新福, 方世杰, 李發(fā)展, 梅文軍 申請(qǐng)人:貴州黎陽(yáng)航空動(dòng)力有限公司