便携式微机控制风速测量仪

　　1　引言

　　通风运行几乎存在于各行各业的生产过程中,例如电力工业、环境工程、冶金制造业、水泥建材工业等,普遍需要对风的流动进行测量。就火力发电厂的锅炉管道送风而言,冷风和热风的送风量的大小直接影响到煤的燃烧程度;又如,各行业的电除尘器的气流分布均匀程度也严重影响除尘效率,所以对风速风量的测量非常重要。目前国内的测风仪器,多数仍使用传统的风速测量仪器,测量的数据通过人工读表记录,对数据的整理、计算及分析均由人工来完成,这使得测量的准确度和实时性都比较差。有的实验单位购买了一些国外进口测风仪器,也仍有不尽人意之处,不仅价格昂贵、且难维护。因此,我们研制了一种以高档系列单片机8751为核心部件的智能化风速测量仪,并受到用户的青睐。

　　2　测量仪的主要功能

　　综合起来具有以下几种功能。

　　2.1　风速和温度的测量

　　本仪器可测风速范围为:0.05～50m/s,测温范围可达500℃。

　　2.2　计算和数据处理的自动化

　　当测点选好后,按下“测试”键,整个测量、计算和数据处理过程将自动完成,数据及结果以数字化显示或以汉字记录形式打印输出。

　　2.3　综合分析和判断

　　在气流分布均匀程度测量中,可进行综合分析,并判断出气流分布均匀程度是否符合标准,为调整某一被测截面上气流分布均匀程度提供可靠依据。

　　3　硬件系统结构

　　本仪器的硬件系统选用高档单片微机构成智能化自动测量系统。

　　硬件系统结构形式的选择,主要考虑用于现场测试,所以采用了智能化仪表形式。智能化仪表实际上是以CPU为核心的一种小型的专用微机系统,它对硬件系统结构形式要求较严格,其特点是要求功能强、操作简单、体积小、重量轻、携带方便、性能稳定、适应性强等。因此,如何选择系统的关键部件,如CPU、A/D等,就显得很重要。根据主要技术指标的要求,本硬件系统结构选用高档系列单片机8751为核心部件,配有变换时间快、数字量输出具有三态缓冲的12位高速逐次逼近型A/D转换器AD574;可编程键盘/显示控制器INTEL8279和微型打印机接口。其系统结构组成原理图如图3—1所示。

　　由图3—1可见,在数据采集通道中并没有采用采样保持电路SHA,模拟信号经IA放大、滤波后直接通过多路开关输入到AD754。一般说来,在数据采集系统中使用采样保持电路SHA,对系统要求能以超高速对信号进行采集,且在1～50μs期间,保证下跌量很小,但对于低频信号(即被测物理量的变化速率较慢)来说,通常可以不用采样保持电路,为保证系统转换精度,必须对输入信号的最大变化速率有所限制,使得在ADC转换期间内模拟信号的变化小于0.5LSB (这相当于满刻度值FSR的0.012%)。根据模拟输入电压的最大变化率与转换器转换率有如下关系: