一种基于孔板压差原理的流量控制系统

作     者：张白 魏栋梁 孙佳佳 张宏信 孔德超 曹威 ZHANG Bai;WEI Dong-liang;SUN Jia-jia;ZHANG Hong-xin;KONG De-chao;CAO Wei

作者机构：北方民族大学电气信息工程学院宁夏银川750021 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2023年第40卷第3期

页      面：461-467页

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52065002) 

主　　题：尘埃粒子计数器 气体流量采集精度 孔板流量控制 大气压 数据采集 压差零点自动校准 

摘      要：为了解决海拔与温湿度因素影响气体流量采集精度的问题,在研究了孔板压差流量控制原理、温湿度和大气压对气体采集流量精度影响的基础上,提出了一种基于孔板压差流量法的流量控制系统。首先,设计了流量孔板结构,开发了数据信号采集与信号放大电路,对传统温湿度流量补偿公式进行了改进,提高了不同环境条件下的孔板流量测量精度;然后,基于脉宽调制(PWM)的气泵控制算法,设计了比例-积分-微分(PID)参数动态调节算法和压差零点自校准方法;设计了人机交互界面,完成了采样流量、孔板大小和压差传感器量程参数的灵活设置;最后,为了验证流量控制系统的精度,研制了流量控制系统样机,并开展了系统实验。实验及研究结果表明:所开发的流量控制系统示值误差在1.12%以内,符合尘埃粒子计数器流量校准规范的要求,克服了由于环境因素导致气体采集流量误差大的问题,在尘埃粒子计数器领域具有较好的应用价值。