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中第一种控制信号),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中第一种控制信号),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(第一个控制脉冲)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第一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第一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,最高分辨率为频率为1Hz,周期为0.1μs,计数为±1个脉冲;
③ 测量范围:频率为10Hz~100MHz,周期为0.5μs~10s,计数容量为99 999 999,计时器为1ms~999.999s;
④ T1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。