摘要:介紹了(le)一種渦輪式氣體(ti)流量計 的溫度.壓(ya)力補償方法，該方(fāng)法采用MS5535B傳感器測(ce)量被測🙇‍♀️氣體的溫(wen)度和壓力，采用軟(ruan)件方法進行補償(chang)。
0引言.
　　氣體的流量(liàng)通常用體積流量(liang)來表示，體積流量(liang)是指🚩單位時間内(nei)通過管路任一截(jié)面的氣體體積。但(dan)是由🐇于氣體分子(zi)排列松散，随着溫(wēn)度或壓力的變化(huà)，分子間距會發生(sheng)變化，體積也會發(fa)生相應的變化。體(tǐ)積與壓力成反比(bǐ)，與溫度成正比，在(zài)溫度和壓力變化(hua)的情況下，無法計(ji)量和比較氣✉️體的(de)體積流量，需要将(jiang)其統--轉換爲标準(zhun)狀态下的體積流(liu)量。工㊙️程上氣體流(liú)量--般都以标準狀(zhuàng)态下☔的體積流量(liang)來表示。因此，需要(yào)對工💋作狀态下測(cè)得的氣🚩體流量進(jìn)行溫度、壓力補償(chang)。
1渦輪式氣體流量(liàng)計的溫度、壓力補(bu)償方法
　　渦輪式氣(qi)體流量計直接測(ce)量的是工作狀态(tài)下氣體的體積流(liu)⛹🏻‍♀️量，标準狀态下氣(qi)體的體積流量爲(wèi):
 
　　式中qvn、qv-分别爲标準(zhun)狀态和工作狀态(tai)下的體積流量，m³/h;p、T、Z-分(fèn)别爲工.作狀态下(xià)絕對壓力(Pa)，熱力學(xue)溫度(K)和氣體💘壓縮(suō)✂️系數;pn、Tn、Zn一分别爲标(biāo)準狀态下絕對壓(yā)力(Pa)，熱力學溫度(K)和(hé)氣體壓縮系數。
　　由(you)于被測氣體所處(chù)狀态壓力較低，且(qiě)溫度大大高于💁臨(lin)❌界溫🔴度，因此可以(yi)按理想氣體計，這(zhè)時氣體壓縮系數(shu)取爲1甲。将測量得(de)到的工作狀态下(xia)的溫度和壓力數(shu)值帶入(1)式，即可得(dé)到🌂補償後的氣體(ti)流量🈲數值。
2溫度、壓(ya)力測量用傳感器(qì)
　　工作狀态下的溫(wen)度、壓力數值可采(cǎi)用型号爲MS5535B的集🐉成(chéng)壓力傳✌️感器來進(jìn)行測量。MS5535B的主要功(gōng)能是将從壓阻式(shi)🈲壓力🔴傳感器輸⭐出(chu)的未經補償模拟(ni)電壓值轉換爲16位(wei)🔞的數字量,同時提(tí)供-一個傳感器溫(wēn)度的16位數字量。該(gai)芯片具有如下特(te)點:
1)0一14bar的絕對壓力(li)範圍
2)芯片中存有(yǒu)用于軟件補償的(de)6個系數
3)15位的ADC
4)3線串(chuàn)行接口
5)1個系統時(shí)鍾(32.768kHz)
6)低電壓低能量(liàng)消耗
7)供電電壓在(zài)2.2V~3.6V
8)低電壓電流
9)-40~+125℃工作(zuo)溫度
　　MS5535B有8個引腳，引(yǐn)腳定義和功能如(rú)表1所示。
 
3溫度、壓力(lì)測量傳感器與單(dān)片機的接口電路(lu)設計
　　MS5535B與單片機MSP430F147的(de)通信是通過3線同(tóng)步的串行接口實(shi)現的⛷️。圖1爲壓力傳(chuan)感器MS5535B和單片機MSP4320F147的(de)硬件連接圖。單片(pian)📧機MSP430F147的P2.1引腳輸出同(tóng)步串行🈲時鍾信号(hao)，P2.4引腳采樣由MS5535B輸☁️出(chu)的數據，P2.2引腳輸出(chu)數據給MS5535B,P2.0引腳向MS5535B輸(shu)出32.768kHZ的主時鍾信号(hào)。
 
4軟件設計
　　MS5535B輸出的(de)電壓與溫度和測(ce)量過程的誤差有(you)很大關系，所以需(xu)要補償這些影響(xiang)。補償是通過單片(pian)機MSP430F147軟件補償來實(shí)現的。補償用的校(xiao)準數據Wordl到Word4存儲在(zai)MS5535B的64位PROM中，可通過單(dān)片機MSP430F147的軟件讀出(chū)用于對16位的壓力(li)㊙️值(D1)和16位溫度值(D2)進(jin)行補償，得到用于(yú)渦輪🐕式氣體流❗量(liàng)計溫度、壓力補償(cháng)的壓力值和溫度(du)值。圖2描述了讀取(qu)壓力值🚶、溫度值和(he)軟件補償執行的(de)過程。首先💋，通過串(chuàn)行接口讀出wordl到word4。下(xià)一一步,用位方式(shì)邏輯和移位操作(zuò)取出補償👈系數Cl到(dao)C6(wordl到word4的位模式參考(kao)表2)。然後單片機MSP430F147通(tong)過串行接口讀取(qu)16位的壓力值(D1)和16位(wei)溫🍓度值(D2)。最後，通過(guo)D1、D2和C1到C6運用圖2所示(shi)的運算法則計算(suàn)♊出補償後的壓力(li)值。
 
 
　　Wordl到Word4、D1和D2是通過3線(xian)同步串.行通信讀(dú)取的。MS5535B在SCLK的上升沿(yán)🍉采樣㊙️一位🔆，并🙇🏻且在(zài)上升沿發送一-位(wei)，以此來實現信号(hao)轉🐆換的同步🎯。單片(pian)機MSP430F147在SCLK的下降沿采(cǎi)樣從MS5535B的DOUT引腳輸出(chū)的☔數據，并且在SCLK的(de)😄下降沿将數據發(fa)送到MS5535B的DIN引腳，SCLK信号(hào)是由單片機MSP430F147産生(shēng)的。輸出數據的⛹🏻‍♀️選(xuǎn)擇通過🔞向MS5535B的DIN(數據(jù)輸☂️入)腳輸入相應(ying)的指令來💔實現。
 
　　如(rú)圖3所示，MS5535B和單片機(ji)MSP430F147的每--次通訊都是(shi)以單片機MSP430F147向MS5535B芯片(piàn)的🤟DIN腳發送一-個指(zhǐ)令序列開始的。在(zài)每一-個指令序列(lie)之前都✔️有一一個(gè)開始序列(3個高電(diàn)平1),每一👨‍❤️‍👨個指令序(xù)列之後都有一-個(gè)停止序列(3位低電(dian)平0)。每一.條指令❗有(yǒu)四位組成，用于選(xuan)擇由M55535B的DOUT腳🐆輸出的(de)是壓力、溫度或是(shì)校準數據。在輸出(chū)壓力和溫度時，在(zai)停止序列的最後(hou)--位時，MS5535B的DOUT腳會輸出(chū)-一個應答信号一(yī)低電平到高電平(píng)的轉換，表示了--次(ci)轉換的開始。應答(dá)信号之後，單片👨‍❤️‍👨機(ji)MSP430F147向MS5535B的SCLK腳輸人2個脈(mo)沖，然後再輸出低(dī)電平，保持MS5535B的SCLK腳爲(wei)低，直到在MS5535B的DOUT腳出(chū)現由高到低的信(xìn)号，表示轉換結束(shu)。單片機MSP430F147通過向MS5535B的(de)SCLK腳輸♍入另外的17脈(mo)🧡沖讀出MS5535B的DOUT腳🔞輸出(chū)的16位數字。
　　如果單(dan)片機MSP430F147和MS5535B失去同步(bù)性，可以用通過複(fú)位指令來重😄新啓(qi)動。在每--次轉換指(zhi)令之前先向MS5535B的DIN腳(jiǎo)發送複位指令，以(yǐ)防止由于電氣沖(chong)突協議長久挂起(qǐ)。
5結論
　　氣體渦輪流(liu)量計采用MS5535B檢測工(gōng)作狀态下的氣體(tǐ)溫度和壓🤞力,用軟(ruan)件實現溫度和壓(yā)力自動補償。試驗(yàn)證明實驗樣機實(shí)現了系統要求的(de)主要技術指标。

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