基于AD的一種流量測量法

1、基于AD590的流量測量器摘 要：本文介紹了采用集成溫度傳感器AD590通過測量兩點(diǎn)溫度差測量流量的方法和實(shí)現(xiàn)電路。關(guān)鍵詞： AD590；溫度傳感器；溫度差測量；流量測量一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1、AD590簡介：AD590是一種價(jià)格低廉高精度的溫度傳感器，具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此AD590的應(yīng)用范圍很廣。其測量溫度范圍為：-55+150。它只有兩個(gè)引腳接入電路。它有很高的輸出阻抗（R。>10M）。 AD590是電流輸出型器件： Iout=Ci×T （1）式中電流溫度系數(shù)Ci=1A/K，T為絕對溫度值，T的單位為K 。 AD590供直流電壓范圍：4V3

2、0V，在直流電源電壓大小有微小波動(dòng)時(shí)，輸出電流幾乎不變。 2、采用AD590的溫差測量電路圖a圖a為采用AD590的溫差測量電路。據(jù)公式（1），圖中兩個(gè)AD590的輸出電流為：I1= Ci×T1 (2) I2Ci×T2 (3)由節(jié)點(diǎn)電流法可知，對B點(diǎn)有I3=I2-I1=Ci(T2-T1) (4)由上式可見，I3與兩點(diǎn)溫度差成正比。圖中電位器R2用于調(diào)零，即補(bǔ)償運(yùn)放AD707的失調(diào)電流，保證在當(dāng)T1=T2時(shí)，I4=0,而當(dāng)時(shí)， I4= I3= I2- I1 =Ci(T2-T1) (5) (6)綜合（1）（2）（3）（4）（5）得：00i×R3(T1-T2)=1(A

3、/K)×10K×（T1-T2）=（T1-T2）×（10mV/K） (7) =（t1-t2）×（10mV/） (8) 3、采用AD590的流量測量電路圖b在管道中間放置熱源加熱器（功率恒定），促使被測流體的溫度升高。當(dāng)流體靜止時(shí)，沿管道軸向的溫度場分布是對稱于熱源的。兩個(gè)AD590對稱于熱源在軸線上放置。當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，沿管道軸向的溫度場分布的對稱性被擾動(dòng)而破壞，使熱源前端溫度低于熱源后端的溫度，這就是產(chǎn)生一個(gè)溫度差T，有公式G= （9）其中G為被測流體的質(zhì)量流量kg/s ；P為加熱器的恒定加熱功率,P=48kw；為定壓比熱,水的比熱與溫度無關(guān)，因此，在20

4、120度之間均是1cal·g-1-1(即4.1868×103J·kj-1·K-1) ，CP=1cal·g-1-1(即4.1868×103J·kj-1·K-1) T為加器前后端的溫度差值。該流量計(jì)的測量電路部分可等效為圖aT=T1-T2 （9）由（8）（9）式得, G= （10） 用恒定功率P加熱器，則P、 Ci 、 R3、 CP已知，又由U0電壓讀數(shù)，即可知被測流體的質(zhì)量流量G。由于被測G與電壓U0不是線性關(guān)系，而是一個(gè)反比關(guān)系，在U0輸出處加除法電路可消除非線性誤差。 圖（c）圖（c）中，虛線所圍部分是除法運(yùn)算電

5、路，它是由一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)模擬乘法器組合而成的，利用虛地的概念有 (UN是直流標(biāo)準(zhǔn)電壓，大小是5V) 由模擬乘法器（模擬乘法器是一種能實(shí)現(xiàn)模擬量相乘的集成電路）的功能可以知道：U2=KU1U0其中K為比例因子，具有V-1的量綱，如下圖，反相輸入除法運(yùn)算電路 利用理想運(yùn)放特性可得：上式表明 的商成正比。在圖3-12-6中還可看出，為了保證運(yùn)算放大器處于負(fù)反饋工作狀態(tài)，則可正可負(fù)因此，圖（c）中U1= -U1經(jīng)反相比例運(yùn)算電路后輸出電壓U 由電路知識知：U= - （11） 由式 （10）（11） 有被測系統(tǒng)的質(zhì)量流量 G= （12）令 K0= 則G=K0×U被測質(zhì)量流量G與電壓U成正

6、比。上述即為基于溫度差的一種流量測量法。 4、所用元器件：AD590LH、AD707A、水加熱器Dyx-48-S、MPY100、反相放大器電阻 R1=5M，R2=50K，R3=10K ，R4=10K， R5=200KR6=100K,R7=67K,R8=10K,R9=9.1K, Rf=100K二、實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)操作中，在保證實(shí)驗(yàn)原理的前提下，考慮到一些實(shí)際的狀況，對實(shí)驗(yàn)電路及所使用的元器件進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)整，如下：其中，OP07是雙電源單運(yùn)放，連接方式如下：1、實(shí)驗(yàn)步驟：(1)按照實(shí)驗(yàn)電路圖，連接電路(2)用萬用表檢查各部分連接是否正常(3)將萬用表的黑筆頭接GND，紅筆頭接輸出(4)用手捏住上方的AD590，觀察萬用表的變化，并記錄最終的測試電壓值(5)重復(fù)步驟（4）多次測量記錄，并分析2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，設(shè)室溫為28,人體的體溫為36，不考慮其他因素的影響，測得的結(jié)果如下：測量次數(shù)1234測量電壓/mV676359563、 實(shí)驗(yàn)過程分析a、因?yàn)椴迦朊姘宓膶?dǎo)線太短，導(dǎo)致整個(gè)電路無法連通。b、首次使用面包板，連接出現(xiàn)了很多問題。后來，經(jīng)過老師和同學(xué)講解，問題得到了解決。c、測量時(shí)，萬用表的