汽車排放氣體流量分析儀設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
圖6 MPXA6115A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
經(jīng)測(cè)試，傳感器的輸出電壓信號(hào)與輸入氣體壓力具有非常好的線性關(guān)系，輸入氣體絕對(duì)壓力在15kPa~115kPa范圍內(nèi)變化時(shí)，其最大相對(duì)誤差不大于1%。
3.5 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
采用C8051F021單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理核心，完成溫度、壓力、流量、氧濃度信號(hào)的采集與處理。C8051F021單片機(jī)內(nèi)部集成了多通道12位逐次逼近型ADC轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速率達(dá)100kps，采用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)發(fā)生器產(chǎn)生2.4V高精度基準(zhǔn)電壓，溫度系數(shù)為15×10-6/℃。溫度、壓力、氧濃度傳感器的輸出，經(jīng)過(guò)零點(diǎn)調(diào)節(jié)和增益調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)成0~2.40V的電壓信號(hào)，進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換的精度為0.025%。
流量傳感器的輸出為44Hz至297Hz的方波電壓脈沖，對(duì)于這一頻率范圍的信號(hào)，采用測(cè)量周期的方法，更方便、更準(zhǔn)確。選擇計(jì)數(shù)器TIME0用來(lái)計(jì)數(shù)，進(jìn)行周期測(cè)量。采用22.1184MHz主頻的十二分之一作為計(jì)數(shù)脈沖，16位的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)誤差為±1，周期測(cè)量的不確定度約為萬(wàn)分之二。
單片機(jī)將三路AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)和周期測(cè)量值進(jìn)行定標(biāo)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度、壓力、氧濃度和流量值，通過(guò)串口傳入主控計(jì)算機(jī)。在控計(jì)算機(jī)上采用VB語(yǔ)言編寫(xiě)了計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通訊程序及人機(jī)界面程序，進(jìn)行測(cè)量參數(shù)的顯示和存盤(pán)，并留有接口，可與五氣分析儀及底盤(pán)測(cè)功機(jī)的控制程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，完成汽車最終排放量的計(jì)算。
5、實(shí)驗(yàn)與結(jié)論
為了驗(yàn)證流量分析儀的測(cè)量精度，將流量分析儀的流量、溫度、壓力、氧氣濃度四個(gè)傳感器分別進(jìn)行標(biāo)定，并進(jìn)行綜合精度評(píng)定。其中溫度測(cè)量精度±1℃，壓力測(cè)量精度優(yōu)于1%，氧濃度測(cè)量精度優(yōu)于0.5%，完全滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試儀器的要求。
由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，本文只給出了主要傳感器渦街流量傳感器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)。
將氣體流量分析儀安裝在直徑為100mm的管道上進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，以LXH系列臨界流音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置作為流量標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)選擇12個(gè)音速噴嘴的不同組合來(lái)調(diào)整氣道中氣體的流量，在測(cè)量范圍140m3/h至930m3/h內(nèi)，選取5個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
表1 流量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
從表1中看出，流量分析儀的平均儀表系統(tǒng)為1159.91，基本誤差為0.93%。通過(guò)對(duì)流量分析儀中的流量傳感器的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，我們可以看出，流量測(cè)量的偏差不超過(guò)1%，與美國(guó)sensors公司生產(chǎn)的同類產(chǎn)品的5%相比，精度有較大提高，并且成本大大降低，適合在國(guó)內(nèi)大規(guī)模推廣使用。
評(píng)論