脉冲型流量传感器检定仪的设计和应用(二)

在流量标准装置稳定性符合标准规程规定的情况下，流量脉冲信号周期可以认为是稳定的，所以用式（1）得到的脉冲内插数应该是有效的。

除了双时间法外，还可以用四时间法来确定脉冲内插数。四时间法测量4个时间t₁～t₄，如图2b所示，其脉冲插数为

N₁=N＋                 （2）

本文以双时间法为例设计脉冲型流量传感器检定仪。

2 检定仪的硬件设计

  脉冲型流量传感器检定仪的硬件原理框图如图3所示。

                图3  双时间法流量检定仪硬件原理框图

    该检定仪不采用微处理机，工作可靠性好。控制信号可以用单刀双掷开关K₁选择很窄的脉冲信号，也可以选择电平信号。当用电平信号控制时，又可以用开关K₂选择高电平控制或低电平控制。

    当控制信号为脉冲信号时（图3中*种控制信号），开关K1选择脉冲控制，设初始态触发器TR1的Q端输出为低电平L（假设输出高电平H也没有关系）， 端输出高电平H反馈到D端。开关K2选择高电平控制或低电平控制。

当控制信号为脉冲信号时（图3中*种控制信号），开关K1选择脉冲控制，设初始态触发器TR₁的Q端输出为低电平L（假设输出高电平H也没有关系）， 端输出高电平H反馈到D端。开关K₂选择高电平控制（如果初始态触发器TR₁的Q端输出为高电平H时，K₂可选择低电平控制），与非门B、C的输入端及触发器TR₂的D端均为低电平，所以，B、C门关闭，触发器TR₂的Q端输出在流量脉冲信号的作用下也必定为低电平，E门关闭。计数器和计时器T₁与T₂都在停止状态。用清零按钮可以使计数器和计时器回复到初始零态，显示全零。

    当“开始计数”控制信号脉冲（*个控制脉冲）到来时，由于TR₁的D端为高电平H，所以，控制脉冲触发TR₁使其Q端输出为高电平H，并立即打开与非门B和C使计数器和计时器T₁开始计数和计时。此时与非门E尚未打开，但触发器TR₂的D端已为高电平，在控制信号前沿后的*个流量信号上升沿触发TR₂，使其Q端输出高电平而打开与非门E，计时器T₂也开始计时。

    当“停止计数”控制信号脉冲（第二个控制脉冲）到来时，TR₁再次被触发而使Q端输出低电平L，从而立即关闭与非门B和C，使计数器和计时器T₁停止计数和计时。但与非门E并未立即关闭，而要到“停止计数”控制信号脉冲前沿后的*个流量信号上升沿才能触发TR₂而输出低电平L，关闭与非门E而使计时器T₂停止计时。将从计时器T₁和T₂得到的数据代入式（1），就可得到比较准确的脉冲内插数。

    当控制信号为电平信号时（图3中第二、三种控制信号），开关K₁选择电平控制，这样就相当于跨过触发器TR₁而直接控制与非门B和C及触发器TR₂的D端。分别针对高电平起作用或低电平起作用选择开关K₂指向高电平控制或低电平控制。其余的动作与脉冲控制完全一样。

3 指标和结果

3.1 检定仪指标

    除了上述作为可控计数器和计时器外，该检定仪还具有测量信号频率和周期的功能。不用于检定流量计时，可单独作为测量信号频率或周期的仪表使用。

具体指标如下：

①计时器，6位LED显示，分辨率为1ms；

②计时器（包括频率和周期），8位LED显示，zui高分辨率为频率为1Hz，周期为0.1 ，计数为±1个脉冲；

③测量范围：频率为10Hz～100MHz，周期为0.5 ～10s，计数容量为99 999 999，计时器为1ms～999.999s；

④T₁和T₂手动切换显示。

3.2 测试结果

①用51系列微处理机输出周期方波信号作为标准校验频率和周期测量，结果列于表1。

                   表1 用周期方波作为标准的校验结果

②用标准频率信号发生仪校验，结果列于表2。

                表2 用标准频率信号发生器校验的结果

③该检定仪用于涡轮流量计仪表系数的检定，取得了良好的结果。