智能数据采集系统的研究门窗维修乐陵机床附件开关航天模型

智能数据采集系统的研究

1 引 言

随着信息技术的发展，热工量的测量、补偿、校正以及监测分析的自动化变得非常重要。根据用户的要求，我们选用研祥工控机做为系统主机，在系统设计时，充分考虑可扩展性，每一通道均可接入任意物理信号，一块采集卡可接三十二路模拟信号。我们通过优化电路设计来实现系统功能，对热电偶(K型、J型、T型等)、压力、流量以及频率信号完成自动检测，该系统具有良好人机交互界面，方便查询与处理，并具有很强的通讯功能。

2 系统硬件设计

2.1 系统组成框图

该系统由模拟信号输入，程控放大，A/D转换，总线驱动及光电耦合等部分组成。硬件系统组在我国每一年有1000万立方米的木材被用于制造电机产品的包装材料成框图如图1所示。

图1 硬件系统组成框图

2.2 系电机配件统特点

由于PC机电源、数字量控制信号以及外部的扰动信号可能对模拟通道产生不稳压器良影响，模拟信号通道与PC数字量信号均通过光电桐合器相互分开；电源采用DC—DC隔离，提高了采集卡的抗干扰性。

考虑到系统应尽量减少通道间信号互扰，本系统选用了四片八选一CD4051多路模拟开关。

为优化系统设计，采用程控放大的思想。程控放大器由软件控制，其中单级放大器或两级放大器，以满足每一通道都可以接入标准信号或微弱的嘿电偶信号。放大器选用高增益、低漂移的OP37，第一级放大倍数固定为两倍，第二级为采用多路开关组成可编程放大器，由软件切换出八种放大倍率，以满足不同传感器的要求。两级放大器可组合出十六种不同的放大倍率。

A/D转换部分选用了12位逐次逼近式A/D转换芯片AD1674，其内部带有数据采样保持器，其转换时间为2Ous，转换误差≤0.05%，满足系统设计要求。

3 软件系统的设计

系统软件选用C++Builder作为编程语言，其主要特点是对底层操作简单，界面友好。

3.1 软件系统框图

根据用户要求，软件系统框图如图2所示。

图2 软件系统框图

图3 典型误差曲线

3.2 软件模块

对于温度信号考虑了各种型号热电偶的冷端补偿程序模块，热电阻信号的外线电阻补偿程序模块，以及非线性校正程序模块。压力、流量信号程序处理模块。

下面以气体流量积算为例，说明系统工作过程。

气体在不同的压力和温度条件下，其密度变化是相当大的，因此在使用气体流量计测量气体流量时摩擦力比较大，必须对工况压力、工况温度下所测得的流量按照气态方程转换成标准体积流量，其计量才具有实际意义。

用速度式仪表的数学模型，对流量频率信号(该信号从脉冲量输入通道进入PC机)进行处理，即：

Q=(f/K)×3600(m3×h) (1)

式中：Q：未修正流量

K：流量计仪表系数

f：流量户外服装信号频率

考虑到温压补偿(由现场温度和压力传感器输入模拟通道取得)，在公式(1)数学模型的基础上，依据气态方程增加温度、压力、压缩因子修正，将工况流量转换成标准状态下的流量。按(2)式计算：

Qn=Q·(Pa+Pg)/Pn·Tn/Tg·Zn/Zg (2)

式中：Q：为补偿前气体体积流量

Qn：为标准体积流量

Pa：为当地平均大气压

Pg：为流量测量点管线表压

Tn、Tg：为绝对温度和被测介质温度

Zn：为标准状态下的压缩系数

Zg：为工作状态下的压缩系数

Zn/Zg：称超压缩因子，可按中国天然气总公司的行业标准SY/T的公式进行计算

在实际应用中，因为流量计在不同的流量中呈现不同的流量损失，如图3所示。

(1)式中K的确定可以采用分段式非线性补偿。在计算时，首先用K粗算补偿前的气体流量，根据其范围，确定应使用的流量系数，通过流量计标准检测仪检测结果中所得到的相对误差，可以修正K值，再将本系统所测温度、压力值代入(2)式，使得流量计精度满足所要求的计量精度。

在小变形条件下

4 结束语

该系统已达到用户提出的技术要求助燃剂，并已交付用户。在PC扩展槽中，如增加一块采集卡，该系统即变为六十四路数据采集系统。并可向上、下位机传送数据，实现集散功能。该仪器测试精度高，性能稳定，抗干扰性能强，参数调整简便，为工业生产过程的自动化提供了一种较理想的仪器。

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