摘要:介紹了一(yi)種渦輪式氣體(tǐ)流量計 的溫度(dù)、壓力補償方法(fa)，該方法采用MS5535B傳(chuan)感器測量被測(ce)氣體的溫度和(hé)壓力,采用軟件(jiàn)方法進行補償(cháng)。
0引言
　　氣體的流(liú)量通常用體積(jī)流量來表示，體(tǐ)積流量是指單(dan)位時間内通過(guo)管路任一截面(mian)的氣體體積。但(dàn)是由于氣體分(fen)子排列松散，随(sui)着溫度或壓力(lì)的變化，分子⭐間(jian)距會📧發生變㊙️化(huà)，體積也會發生(shēng)相應的變化。體(tǐ)積與壓力成反(fǎn)比，與溫度成正(zhèng)比，在溫度和壓(ya)力變化的情況(kuàng)下，無法計量和(he)比較氣體的體(tǐ)積流量，需要将(jiang)其🌐統一轉換爲(wei)标準狀态下的(de)體積流量。工程(chéng)上氣體流量--般(ban)都以📱标準狀态(tài)下的體積流量(liang)㊙️來表示。因此，需(xu)要對🌐工作狀态(tài)下測得🔱的氣體(ti)流量進行溫度(dù)🏃‍♀️、壓力補償"。
1渦輪(lún)式氣體流量計(ji)的溫度、壓力補(bu)償方法.
　　渦輪式(shì)氣體流量計直(zhí)接測量的是工(gōng)作狀态下氣🆚體(tǐ)的體積☎️流量，标(biāo)準狀态下氣體(tǐ)的體積流量爲(wèi):
 
　　式中qvn、qv一分别爲(wei)标準狀态和工(gōng)作狀态下的體(ti)積流量，m³/h;p、T、Z一分别(bie)爲工作狀态下(xia)絕對壓力(Pa)，熱力(li)學溫度(K)和氣體(tǐ)👄壓縮系數;pn、Tn、Zn一-分(fèn)别爲标準狀态(tai)下絕對壓力(Pa)，熱(re)力學溫度(K)和氣(qì)體壓縮系數日(ri)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
　　由于被測氣體(ti)所處狀态壓力(lì)較低，且溫度大(dà)大.高于👌臨界溫(wēn)🏃‍♀️度🐅，因此可以按(an)理想氣體計，這(zhè)時氣體壓縮系(xi)數取爲18。将測量(liang)得到的工作狀(zhuang)态下的溫度和(hé)壓力數值帶入(rù)(1)式，即可得到補(bu)償後的氣體流(liu)量數值。
2溫度、壓(yā)力測量用傳感(gan)器
　　工作狀态下(xia)的溫度、壓力數(shu)值可采用型号(hào)爲MS5535B的集成🏃‍♂️壓🙇‍♀️力(lì)傳感🌈器來進行(háng)測量。MS5535B的主要功(gōng)能是将從壓阻(zu)式壓力傳感器(qi)輸出的未經補(bǔ)償模拟電壓值(zhí)轉㊙️換爲16位的數(shu)字量，同時提供(gòng)-一個傳感器溫(wēn)度的16位數字量(liàng)。該❓芯片具有如(ru)下特點🔴:
1)0-14bar的絕對(duì)壓力範圍
2)芯片(pian)中存有用于軟(ruan)件補償的6個系(xi)數
3)15位的ADC.
4)3線串行(hang)接口.
5)1個系統時(shí)鍾(32.768kHz)
6)低電壓低能(néng)量消耗
7)供電電(diàn)壓在2.2V~3.6V
8)低電壓電(dian)流
9)-40~+125℃工作溫度
MS5535B有(yǒu)8個引腳，引腳定(dìng)義和功能如表(biǎo)1所示。
 
3溫度、壓力(lì)測量傳感器與(yu)單片機的接口(kǒu).電路設計
　　MS5535B與單(dan)片機MSP430F147的通信是(shì)通過3線同步的(de)串行接口實現(xian)的。圖1爲壓力傳(chuan)感器MS5535B和單片機(jī)MSP4320F147的硬件連接圖(tu)。單片機MSP430F147的🙇‍♀️P2.1引腳(jiao)🔞輸出同步串行(hang)時鍾信号，P2.4引腳(jiǎo)采樣由MS5535B輸出的(de)數據，P2.2引腳輸出(chū)數據給MS5535B,P2.0引腳向(xiàng)MS5535B輸出32.768kHZ的主時鍾(zhōng)🛀信号。
 
4軟件設計(jì)
　　MS5535B輸出的電壓與(yu)溫度和測量過(guo)程的誤差有很(hen)大關系⭐，所以需(xū)✏️要補償這些影(ying)響。補償是通過(guo)單片機MSP430F147軟件補(bǔ)償來實現的。補(bǔ)償用的校準數(shu)據Wordl到Word4存儲在MS5535B的(de)64位PROM中，可通過單(dan)片機MSP430F147的軟件讀(dú)出用于對16位的(de)壓力值(D1)和16位溫(wen)度值(D2)進行補償(chang)，得到用于渦輪(lún)式氣體流量計(jì)溫度、壓♊力補償(chang)的壓力值和溫(wen)度值。圖2描述了(le)讀取壓力值、溫(wen)💰度值和軟件補(bu)償執行的過程(chéng)。首先，通過串行(háng)✨接口讀出wordl到word4。下(xia)一步，用位方式(shi)邏輯和移位操(cāo)作取出補償系(xì)⛱️數C1到C6(wordl到word4的位模(mo)式參🔴考表2)。然後(hòu)單片機MSP430F147通過串(chuan)行接口讀取16位(wei)的壓力值(D1)和16位(wèi)溫度值(D2)。最後，通(tōng)過D1、D2和C1到C6運用圖(tú)2所示的運算法(fa)✍️則計算出補償(chang)後的壓力值。
 
 
　　Wordl到(dào)Word4、D1和D2是通過3線同(tong)步串.行通信讀(du)取的。MS5535B在SCLK的，上升(sheng)沿采樣一位，并(bìng)且在上升沿發(fa)送一-位，以此來(lai)實現信号轉換(huàn)的同步。單片機(jī)MSP430F147在SCLK的下降沿采(cǎi)樣從MS5535B的DOUT引腳輸(shu)出的數據，并且(qiě)在SCLK的下降沿将(jiang)數據發送到MS5535B的(de)DIN引腳，SCLK信号是👨‍❤️‍👨由(you)單片機MSP430F147産生的(de)。輸出數據的選(xuan)擇通過向MS5535B的DIN(數(shù)據輸入)腳輸入(rù)相應的指令來(lai)實現。
 
　　如圖3所示(shì)，MS5535B和單片機MSP430F147的每(měi)一次通訊都是(shi)以單片機❌MSP430F147向MS5535B芯(xīn)片的DIN腳發送一(yī)個指令序列開(kāi)始的。在每一個(gè)指令序列之前(qian)都有一一個開(kai)始序列(3個高電(diàn)平1),每一個指令(lìng)序列之後都有(yǒu)一個停止序🈲列(liè)(3位低電平0)。每一(yī)條指令有四位(wèi)組成，用于㊙️選擇(zé)由MS5535B的💰DOUT腳輸出的(de)是壓力、溫度或(huo)是校準數✌️據。在(zài)輸出壓力和溫(wēn)度時🔅，在停止序(xù)列的最後--位時(shí)，MS5535B的DOUT腳會輸出一(yi)個應答信号一(yi)低電平到高👉電(dian)平的轉換，表示(shì)了一次轉換的(de)開始。應答信号(hào)之後，單片機MSP430F147向(xiang)MS5535B的SCLK腳輸人2個脈(mo)沖，然後再輸出(chu)低電平，保持MS5535B的(de)SCLK腳爲低，直到在(zai)MS5535B的DOUT腳📐出現🔞由高(gao)到低的信号，表(biao)示轉換結束。單(dan)片機MSP430F147通過向MS5535B的(de)⭕SCLK腳輸入另外的(de)17脈沖讀出👅MS5535B的DOUT腳(jiǎo)輸出的16位數字(zì)。
　　如果單片機MSP430F147和(he)MS5535B失去同步性，可(ke)以用通過複位(wei)指令來重新啓(qi)動😄。在每--次轉換(huàn)指令之前先向(xiang)MS5535B的DIN腳發送🌈複位(wei)指令，以防止由(you)于電氣沖突協(xie)議長久挂起。
5結(jié)論
　　氣體渦輪流(liu)量計 采用MS5535B檢測(ce)工作狀态下的(de)氣體溫度和壓(yā)力，用軟件實🏃‍♀️現(xian)溫度和壓力自(zì)動補償。試驗證(zheng)明實驗樣機實(shí)現了✂️系統要求(qiú)的主🧑🏽‍🤝‍🧑🏻要技術指(zhi)标。

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